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申请/专利权人：燕山大学

摘要：本发明公开了一种测控系统的IP化无线网络及路径选择方法，属于工业物联网中工业无线通信技术领域，包括以下步骤：首先定义网络自组网方式，构建树形拓扑传感器无线网络；同时设置通信协议栈以IP化网络数据，然后进行全网策略性控制信息转发，用于选择节点间在拓扑与射频协议双层面上的最优路径；最后定义UDP协议转发策略以实现UDP协议下的多跳通信。本发明能够实现网络数据的IP化以及复杂传感器网络中节点间最优路径的选取，有效降低网络通信时延与通信能耗，增强复杂传感器网络的生存周期与实时性。

主权项：1.一种测控系统的IP化无线网络及路径选择方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、构建树形拓扑传感器无线网络，节点ni在入网后获得唯一父节点邻居集合以及NQML值；步骤1中，所述树形拓扑传感器无线网络中节点NQML值大小设置为：NQMLnp＝0 其中，NQMLnp表示根节点的NQML值，NQMLni表示叶子节点ni的NQML值，表示从节点ni到ni父节点链路的LQM值；步骤2、在网络节点糅合适配底层的无线通信协议集合Γ，构建基于无线通信协议集合Γ的无线IP协议栈，传感器数据包在所述无线IP协议栈中经过封装、打包、分片、压缩，转换成适应于底层通信协议的标准IPv6数据包；步骤3、以节点间的LQM值作为路径质量评估标准，通过改进的泛洪策略在全网泛洪基于无线通信协议集合Γ的DRM信息，从而定位网络节点间在最优通信协议上的最优路径，并在此网络拓扑及频段上的最优路径基础上，从源节点通过优化后的上层UDP协议及下层射频协议以多跳形式向目的节点发送封装后的传感器数据包；改进的泛洪策略中，通过全网络DRM信息平均转发量ANF直接表示泛洪所带来的网络流量负担情况，表示为： 0＜M≤cardN其中，表示节点nn在t时刻对DRM信息的转发量，M表示涉及转发DRM信息的节点数；步骤3具体包括以下步骤：步骤3.1、源节点以无线通信协议集合Γ将控制信息DRM信息发送至所有邻居节点；邻居节点通过解析接收到的DRM信息报头获得与发送节点之间基于物理层协议ξi的值；步骤3.2、非目的节点在接收到DRM信息时，更新DRM数据包中的链路信息，将上一跳值加到DRM信息报头中的LQM位、将自身IPv6地址加入到DRM信息有效负载中,然后继续广播更新后的DRM数据包，采用改进的泛洪策略约束DRM信息转发量；步骤3.3、目的节点接收到DRM信息后，对DRM数据报头中的LQM值进行分析，定位出在射频协议ξi下源、目的节点之间最优路径步骤3.3中，在射频协议ξi作为物理层协议的情况下最优路径及其LQM值设置为： 其中表示从源节点a到目的节点b所有链路的集合，表示在射频协议ξi作为物理层协议时从a节点到b节点最小LQM值所对应的链路，表示链路的LQM值，m,n表示从n节点到邻居节点m的链路，表示链路m,n在射频协议ξi作为物理层协议时的LQM值；步骤3.4、从最优路径集合以及总LQM值集中选择最小LQM值所对应射频协议及其对应路径作为源、目的节点之间在最优射频协议下的最优链路Υa,b；步骤3.4的计算方法为： 其中LQMa,b表示集合中的最小值，ξ*表示LQMa,b所对应的底层通信协议；步骤3.5、沿最优路径Υa,b反向发送DRM-ACK信息；步骤3.6、源节点接收到DRM-ACK信息，将最优路径中下一跳地址作为单跳UDP通信的目的地址，将步骤2处理后的传感器数据包作为UDP通信数据包有效负载，源节点以上层UDP协议以及底层ξ*射频协议发送该IPv6数据包；步骤3.6中，制定UDP转发策略，实现源节点在最优路径上以UDP直接多跳通信向目的节点发送传感器数据：节点在接收到UDP数据包时，用步骤3.5中记录的节点地址替换掉UDP数据包的目的地址，然后重新发送该数据包，重复转发UDP数据包过程，直至到目的节点nb；在树形网络中，通过源、目的节点之间的通信平均耗时和网络整体能耗对比，能反应出改进的泛洪策略对非根节点与非根节点之间通信路径选取的质量改善情况，计算方式分别为： 其中，表示目的节点成功接收到第i条UDP信息时刻，表示成功接收到的第i条UDP信息所对应的发送时刻，NUMrec表示册成功接收到的UDP信息数；En表示节点nn消耗的总能量，Icpu、Ilmp、Itx、Irx分别表示节点在活跃模式、低功耗模式、发送模式、接收模式下的电流大小，Tcpu、Tlmp、Ttx、Trx分别表示节点在对应模式下的持续时间，V表示节点供电电压。

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