CN101355496A - 基站发起的多跳分簇路由协议 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于基站发起的多跳分簇路由协议，它主要包括三个步骤：1)基站到其它节点的泛洪过程；2)簇的形成过程；3)数据发送过程和路径维护。基站到其它节点的泛洪过程，让每个节点建立自己平面路由的上一跳；节点根据接收到的信息来确定相邻的节点数量来确定是否担任簇头，簇的形成过程让簇头可识别簇内成员，并且可分布式的管理簇内成员，簇内成员能确定自己的成员身份；在数据的传输路径上，当有节点失效而导致网络的路径失效，网络中的节点可实现自组织、协作恢复断开的链路。基站成功接收每个节点上传的第一个数据包后，建立起整个路由表信息，在后续的工作中对任何成员节点进行定点查询，不需要重新组网或泛洪过程。

Description

基站发起的多跳分簇路由协议

技术领域

本发明涉及一种基站发起的多跳分簇路由协议，该协议适用于大规模动态传感器网络，特别适用于无线监测***中的基站与其它无线传感器节点数据传输，属于传感器网络技术领域。

背景技术

传感器节点任意散落分布在被监测的区域，以自组织形式构成网络。各节点收信数据，并将数据通过多跳中继的方式路由至信息收集点(基站或者称为Sink)。Sink具有更强的处理能力，能够进一步处理信息，可以将信息送往某个大型网络，使远程用记可以检索到该信息。简言之，无线传感器网络其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者。

无线传感器网络不同于传统网络。传感器网络除了单个节点资源极其有限、还有如下自身特点：

1、无线传感器网络的数据传输遵循多对一的模式。基站它远离感知区域，向传感器节点发送控制指令，将传感器发送来的数据进行分析、加工。这种通信模式很少在传统网络中应用。

2、无线传感器网络邻近节点间采集的数据包具有相似性，存大冗余信息，需经数据融合处理再进行路由。直接将这些未经处理、存在冗余的数据进行传输，将会造成网络带宽、节点能源的巨大浪费，导致节点迅速死亡，缩短整个网络的生命周期。

由于传感器网络的特点、应用和结构需求，路由协议按网络结构可以分为三类：平面路由协议、层次路由协议、基于位置的路由协议。

1、平面路由协议

比较典型的有SPIN(sensor protocol for information via negotiation)、DD(directed diffusion)等。

SPIN是一组以数据为中心的路由协议，SPIN协议的目的是：通过节点之间的协商，SPIN协议有三种类型的消息，即ADV、REQ、DATA。

ADV用于数据的广播，当某个节点有数据包共享时，可以用其进行数据信息广播。

REQ用于请求数据发送数据，当某一个节点希望接受DATA数据包时，发送REQ数据包。

在发送一个DATA数据包之前，一个传感器首先对外广播ADV数据包，如果某一个节点希望接收要传来的数据信息，则向发送ADV数据包的节点回复REQ数据包。因此，便建立起发送节点和接受节点的联系。发送节点便向接受节点发送DATA数据包。

DD协议中的路由是通过信息收集节点发起而建立的。信息收集节点周期性地向传感器网络中广播Interests数据包，告知网络中的其它节点他对什么信息感兴趣，以此来寻找数据源。网络中的每个节点只了解给他发送请求的相邻节点。节点通过建立一个梯(Gradient)来转发”轮询”给他的相邻节点。梯度越大则在这个方向上找到源节点的可能性就越大。这个过程中，Interests到达了源节点，一个临时的梯度场建立了。源节点沿着梯度最大的方向传输数据到信息收集中心。梯度最大路径也就是功耗最小路径，即定向扩散每次找功耗最低的路径来传输数据。后来出现了很多基于定向扩散的协议，如Rumor Routing(基于闲聊的路由)、Gradient-Based Routing(基于梯度的路由)。

2、分层的路由协议

文献(Heinzelman W R，Chandrakasan A，Balakrishnan H.Anapplication-specific protocols architecture for wireless microsensor networks.IEEETransactions on Wireless Communications，2002，1(4)，660-670)提出了最具代表性的层次型自组网算法(LEACH，Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)。LEACH是MIT的Heinzelman等人为无线传感器网络设计的低功耗自适应聚类算法，主要通过随机选择簇头，平均分摊中继通信业务来实现。后来出现了很多基于LEACH的协议，TEEN(threshold-sensitive energy efficient networkprotocols，TEEN)、

PEGASIS(power-efficient gathering in sensor information systems)，这些路由协议在能量消耗、数据融合、延迟等性能方面与平面路由相比都有较好的体现。

3.基于位置的路由协议

很多路由协议需要节点的位置信息，用来计算节点之间距离，从而预估计能量消耗。基于位置的路由协议利用位置信息传送数据到指定区域而不是整个网络，来降低能耗。比较典型的有GEAR(Geographical and Energy-Aware Routing)协议根据事件区域的地理位置信息，建立SINK节点到事件区域的优化路径，从而减少路由建立的开销。GEAR路由假设已知事件区域的位置信息，每个节点知道自己的位置信息和剩余能量信息，并通过一个简单的hello消息交换机制知道所有邻居节点的位置信息和剩余能量信息。GEAR路由中查询消息包括两个阶段。首先sink节点发送查询命令，并根据事情件区域的地理位置，将查询命令传送到区域内距离汇聚节点最近的节点；然后从该节点将查阉命令传播到区域内的所有节点。检测数据沿着查询信息包的反向路径向汇聚节点传送。

平面路由协议如SPIN、DD协议，不需要建立路由表，路由算法简单但能耗大；分层次路由协议如LEACH、TEEN、PEGASIS路由协议基于任何两个节点是可达的，而在大规模的传感器网络中，节点须多跳中继到达基站。即LEACH、TEEN、PEGASIS等不适用于大规模的传感器网络的应用中；基于位置的路由协议，由于传感器节点一般随机布置，一般传感器节点由于成本较低，不会匹配GPS。基于位置的路由协议受到限制。

选用传感器网络的主要应用是：传感器网络中的节点每隔一指定的时间间隔，定时向基站发送数据包。传感器网络中的节点可能距离基站比较远，须多跳中继到达基站。网络中只有一个基站。用于对某一片区域进行连续观测。在这种应用查模式下，结合传感器网络的特点及对已经存在的传感器路由协议分析，需要一种新的传感器网络层协议，适合于大规模、低功耗、可靠、可扩展、健壮、节能、多跳的路由协议。

发明内容

本发明的目的就是提供一种多跳分簇路由协议，这是一种新的路由方法，与LEACH等协议相比增加了多跳功能，与平面路由相比添加了簇头管理簇内成员。本多跳分簇路由协议适用于大规模动态传感器网络，更加适用于基站与其它无线传感器节点数据传输的应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：本文实现的多跳分簇路由协议命名为基于分簇的分布式高效路由协议-DERPBC(distributed and effectiverouting protocol based on cluster)，它包括以下三个过程：

1)基站到其它节点的泛洪过程

首先由基站发起路径请求广播包，然后其它节点分别转发此路径请求转发广播包。节点通过判断是否接收为第一次的广播包，用来决定是否转发以及建立自己平面路由的上一跳。用于解决多跳通信中的环路问题，以及网络中的节点建立自己的平面路由的上一跳。具体步骤如下：

传感器网络节点布置到监测环境中以后，由基站节点发起路由请求，基站附近的节点接收到请求以后记录基站节点为数据传送的下一跳目标节点，并转发路径请求广播包，添加转发的源地址为自身的ID号，所有节点以第一次接收到的广播中的源节点为自己平面路由的上一跳，并转发路径请求广播包，当不是第一次接收的广播包时，完成邻居数的添加。

2)簇的形成过程

提出新的分簇方式，基于转发的邻居数达到指定数目为3形成簇头。簇头到簇内成员的成员最远包括二跳成员，其中包括簇头声明、一跳成员加入簇头、二跳成员发出加入簇头申请、一跳成员接收二跳成员加入簇头的申请、然后转发此广播包到达簇头。簇头完成簇内成员的添加。网络中的节点在组网过程中确定自己的身份，为簇头、一跳成员、二跳成员等。具体步骤如下：

随着节点转发路径请求广播包，节点的邻居数增加，当节点的邻居数达到指定数目3时，让发出簇头的节点等待一个比较长的延时时间，到达指定的时间后，节点发出申明自身为簇头的广播包，当存在第一个节点申请簇头时，该节点的邻居节点要取消自己的簇头申请，转而发送加入首先申明为簇头的广播包的申请，规定在组网过程中，距离簇头的最远成员为二跳成员，组网过程完成时，网络被形成一些簇头，簇头分区域的来管理簇内成员，至此，分布式网络形成。在组网过程中每个节点的簇头是唯一的，簇内成员到簇头的最远跳数为二跳，簇头在网络中分散分布，簇头分布管理簇内成员，簇头的邻居可以一跳加入到簇成为簇内成员，节点只对最先收到簇头申明的节点做为自己的簇头，如果节点已经找到簇头，不再对后发出的簇头申明做出响应，网络中的任何一个节点如果收到一跳加入到簇头的广播包，如自己不为首先发出簇头申明的节点，且自己没有找到簇头，则变更自己的簇头为首先发出簇头包节点的ID号，发出二跳加入到簇头的广播包申请，二跳成员通过一跳中继，达到簇头，而成为簇内成员，保证网络中的节点只属于一个簇头。

3)数据发送过程

由于传感器节点是以数据为中心，一些节点要把采集的数据上传至基站。节点首先会判断自己是否为簇内成员。如果是，则把数据上传到簇头，如果数据包已经经过了簇头的处理，其余节点会按自己原来建立的平面路由的上一跳来转发。

在分簇的过程中，可能有一些节点会因为跳数多于二跳或者邻居数达不到N等，而不能加入簇，而通过发送数据包到自己平面路由的上一跳，可以加入到簇头，作为其簇内成员。从而完成簇的规模的扩大，而簇头起到汇聚簇内成员数据的目的。在接收数据包时，节点会通过接收数据包，判断数据包的簇头与自己的簇头是否相等，如果不相等，则建立可供选择的路径，从而为基站查询做准备。

当所有节点上传数据到达基站之后，基站便会知道每个节点的簇头以及存在那些节点；基站可能要发送指定的查询包到达某个节点，只须给出此节点的簇头以及要查询的目的节点。其余节点接收此查询包后，基站的邻居节点会解析可能存在的路径，从而选择路径，逐跳把基站的指令发送到某个特点的节点。可以实现对网络中的节点实现定点查询。

数据包的发送过程有三个特点，体现的是泛洪与分簇相结合的路由协议，在数据包发送过程中，实现无归属的节点加入簇的过程，使簇的规模的扩大，并且数据包的传输路径上，产生节点失效后，无线传感器网络节点可实现自组织管理，进行路径维护和更新，有些节点位于传感器网络中的一些边界节点，到簇头的跨度大于二跳，或者邻居数达不到N的这样的节点称之为无归属的节点，无归属的节点，通过发送数据包，而成为簇内成员，即允许在组网过程中，一些节点由于距离基站比较远，加入到簇内；有些节点可能位于传输的路径上，而突然失效，可以通过路由维护的方式，重新找到新的路径。

簇头收集簇内成员数据，当数据包经过簇头处理之后，选平面路由所经过的路径，数据包在上传至基站的过程中，数据包可能不经过网络中的所有簇头，避免数据包在上传的过程中对簇头能量的过分消耗。

基站对网络中的传感器节点定点查询不用重新组网或泛洪，可以找到通往网络中节点的路径，数据包在上传至基站的过程中，有些节点可以建立基站到其它传感器网络节点的路径，实现网络中的节点主体数据流向是从网络中的节点发送到基站，而有少量数据包可能由基站到网络中的成员，实现主动传输与定点查询网络中的节点相结合的应用模式。

本发明的多跳分簇路由算法适用于大规模动态传感器网络，适用于基站到其它传感器节点(一对多)以及传感器节点到基站(多对一)的应用；可以对环境进行连续监测，可以对网络中的节点进行定点查询。基站到网络中的节点进行定点查询具有不需要重新组网、端到端的时延较小的特点。

附图说明：

图1是节点接收RREQ广播包处理流程图。

图2是30个节点矩形分布节点转发RREQ所形成的路由树。

图3是节点接收CHD(簇头申明)的处理流程图。

图4是节点接收JCREQ(一跳加入到簇头)的处理流程图。

图5是节点接收JCBTT(二跳加入到簇头)的处理流程图。

图6是节点接收TJCBTT(转发二跳加入到簇头)的处理流程图。

图7是节点数据包的发送过程图(发送数据包的源地址为自己)。

图8是节点数据包的转发过程图(发送数据包的源地址不为自己)。

图9是30个节点组网后及数据包发送过程所形成的簇状图。

图10是典型节点发送数据包所经过的路径。

图11是节点接收并处理ERROR包(路由中断，寻找可用路径)。

图12是节点接收并处理REPLY包(做路由修复，恢复中断的链路)。

图13是基站查询网络中的节点整体流程图。

图14是从基站到所有可能的簇头示意图。

图15从簇头到簇内成员示意图。

图16正向查询端到端的延时图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

步骤一：首先由基站开始泛洪广播(RREQ)，然后基它节点分别转发此泛洪广播。在泛洪过程中利用广播序列号控制广播信息的泛滥，即在路由请求的过程中，只对第一次接收到的广播做出反应，而对重复接收的路由广播不予继续传递。并所发送或者转发的路径请求广播包的源地址作为自己的上一跳。

如图1所示，图中给出了节点接收节点接收RREQ广播包处理流程。

如图2所示，图中给出了30个节点矩形分布节点转发RREQ所形成的路由树(其中节点0为基站)。每个节点以第一次收到的RREQ的源节点作为自己平面路由的上一跳，这样形成的路径是以基站为中心的路由树。其中节点的跳数及自己的上一跳用于解决在数据传输过程中，某些节点可能失效的路径维护问题，邻居数的添加用于形成簇头。

步骤二：为了避免申明簇头的广播包(CHD)与转发的RREQ产生冲突，故增加发出申明簇头CHD包的延时。邻居数达到N为形成簇头的条件。邻居数达到指定数目N(N为自然数)节点等待一般时间，看是否有其它节点申请为簇头。N与传感器网络中节点的通信半径与节点的密度有关，N太大，则一片区域可能不能形成簇头，N太小则会形成很多的簇头竞争。权衡两者的关系，选择邻居数为3为形成簇头的条件。邻居数只有达到指定的数目才能申明为簇头。为了让一个小规模簇头的唯一性，故申明簇头的节点必须等待一段时间。侦听是否有其它节点发出了CHD簇头包，如果有，则要取消自己簇头包的发送，而发送加入首先发出CHD包源节点申请(JCREQ)。为了让簇头在网络中分布的比较分散，在转发路径请求广播包(RREQ)时，产生一定的延时，这样距离基站更近一些的簇头比距离基站更远一些的簇头申明要早一些，可以达到簇头既可以不是同时产生又可以达到簇头与簇头分布的比较分散的目的。

其中本发明组网过程中最大的簇内成员为二跳成员。如果其它节点收到一跳加入簇头的广播包(JCREQ)，判断自己还未找到簇头，则变更自己的簇头为首先发出CHD包所在的簇，从而作为簇内两跳成员，发送二跳加入簇头的广播包(JCBTT)。而二跳的成员不能直接加入簇头，为了让转发的节点唯一性，即二跳成员加入的簇头唯一。二跳成员转发给自己首先收到的JCREQ的源地址。只有这个源地址才能转发二跳加入簇头广播包(TJBTT)，申请把二跳的成员要加入到簇头。

图3是节点接收CHD(簇头申明)的处理流程图，一跳成员接收簇头申请包后，取消自己发送簇头请求的广播，从而保证簇簇头的唯一性；并通过发送一跳加簇簇头成员申请(JCREQ)，而成为一跳成员。

图4是节点接收JCREQ(一跳加入到簇头)的处理流程图，接收到一跳加入簇头的成员申请处理流程包括：簇头添加发送一跳加入簇头申请的节点ID号做为自己的簇内成员；已经找到簇头的一跳成员，由于自身已经找到簇头，不用对此控制信息包作出反应；二跳成员可能性自身簇头包还没有发送出去，要取消簇头的申请，从而保证簇内成员到簇头的最远距离为二跳，其中二跳成员加入到簇头须借助一跳中继。簇头形成一跳成员链表，用来管理簇内成员。为从簇头查询一跳成员做准备。

图5是节点接收JCBTT(二跳加入到簇头)的处理流程图，接收二跳加入簇头成员的处理流程包括：发送二跳加入簇成员的节点，可加簇入成员，可能通过多个邻居而中继到达簇头；为了让二跳加入簇头的中继唯一，选择首先接收的一跳加入簇头申请(JCREQ)的邻居作为自己的中继节点。从而使转发二跳加入簇头申请(TJCBTT)的节点唯一。通过这样的方式，二跳中继到簇头的中继唯一。

图6是节点接收TJCBTT(转发二跳加入到簇头)的处理流程图。接收到转发两跳加入到簇头广播包的处理流程：簇头添加发送二跳成员源ID作为自己的簇内成员，并把邻居数加1。此外，簇头管理簇内二跳成员，为查询包从簇头查找二跳成员做准备。

步骤三：节点发送数据到达基站.由于应用的场合为传感器定时向基站上传数据包，用于对某一片区域进行连续的环境监测，传感器网络的节点发送到数据包到达基站是必不可少的，也是实现主动传输对环境监测的关键步骤。

图7是节点数据包的发送过程(发送数据包的源地址为自己)当组网完成后，节点按身份可以划分成五类：基站、簇头、一跳成员、二跳成员、以及无归属的成员五种情况。其中除基站外，网络中的节点数据包在上传至基站的过程中，数据包的发送的源地址为自己，除基站的邻居外，网络中的节点按身分转发数据包时，有以下几种情况：

簇头发送数据包：把数据包打上簇头的标记，表明此数据包已经经过簇头的处理，并把数据发往平面路由的上一跳。一跳成员把数据包发送给簇头；二跳成员把数据包发送给首先发送JCREQ的源地址；无归属的节点把数据包发往自己平面路由的上一跳。

图8节点数据包的发送过程(发送数据包的源地址不为自己)，数据包的发送(数据包的源地址不为自己)处理流程：基站接收数据包。当数据包经过簇头处理，则节点更新自己的上一跳为节点自身平面路由的上一跳；在数据包上传至基站的过程中，如数据包有簇头时，则建立簇头列表，并对应簇头的下一跳，为基站查询做准备。

其中数据包在转发的过程中，按节点身份转发还包括：簇头看自己的簇内成员中是否有发送数据包源节点的地址，无则在自己的簇内添加新的簇内成员，簇内成员个数加1，并建立链表，用于管理三跳或以上的新加入簇内成员。打上簇头标记，并把数据包转发给平面路由的上一跳。从而实现簇头添加新的无归属的成员。并同时建立簇头到无归属节点的查询路径链表。

图9是30个节点形成组网后的拓扑图。

图10是典型节点发送数据包所经过的路径。簇头的作用是汇聚簇内成员的作用，其中25为一跳成员。29为二跳成员，21为无归属的成员，节点3为簇头。数据包的发送结合了组网过程和泛洪过程，簇头也起到了汇聚本簇内成员的作用。(结合图2与图9)

在数据上传至基站的过程中，节点认为自己的上一跳已经失效时，首先在网络层将数据包缓存，然后发送ERROR广播包。ERROR包括发送ERROR包的节点自己的地址，自己的跳数，不可达的上一跳。收到ERROR包的节点，通过比较自己的跳数，如果比发送ERROR包的跳数小，并且自己平面路由的上一跳与失效的节点不相等时，才会发路径应答(REPLY)，发送路由应答包有一个延时。收到REPLY的节点发现自己为ERROR的源地址，更新自己的上一跳，同时让网络层缓存的数据包离开队列，这样就可以建立了新的路径，减少了在网络层产生的丢报。

图11是节点接收并处理ERROR包(路由中断，寻找可用路径)当节点认为自己的上一跳不可达时，发送路径出错广播包；当节点接收路径出错包时，通过比较自己的跳数(比发送ERROR包的源地址的跳数小，更靠近基站)及自己的上一跳(与失效的节点的上一跳不相等时)发送路径应答(REPLY包)，通知发送路径出错包的源地址，可选发选REPLY包的节点做为自己的上一跳，从而完成断开的链路重新组建好。

图12是节点接收并处理REPLY包(做路由修复，恢复中断的链路)，接收路径应答(REPLY)的发送路径出错的节点，选择首先接收到的路径应答包的源地址作为自己的上一跳，对后接收的REPLY包丢弃。

节点接收路径应答(REPLY)时，并将网络层中缓存的数据包离开队列，并更新自己的上一跳为发送路径出错的源地址，从而完成断开的链路重新恢复。

基站定点查询网络中的其它节点：基站接收每个节点发送来的数据包之后，便可以发送数据包到指定的某个节点。其完整流程如下图13所示。

图13是基站查询网络中的节点整体流程图。从基站发送的查询包最关键的字段为：查询数据包的目的地址与该簇头所对应的簇头信息。当目的地址为基站的邻居时，直接转发。当目的地址不为基站的邻居时，需要数据转发。

它可以分成如下几种类型，当查询包的簇头与节点自身的簇头不相等时与查询包的簇头与数据包的簇头相同两种类型。其中，当数据包的簇头与节点自身的簇头不相等时，由于在数据包上传至基站的过程中，节点同时建立了基站可供查询的路径。故不用重新泛洪或者组网，用来寻找路径。

其中处理流程如I：节点的簇头与查询包的簇头相等。它包括以下几种类型：从簇内成员到簇头与从簇头到簇内成员(其中包括一跳成员、二跳成员以及无归属的成员)。如果为簇头对应簇内成员；如为一跳成员、二跳成员、无归属成员，则用簇头解析出原来上传至簇头的路径。如果为簇头成员到簇头，则从簇头列表中选择此节点对应的下一跳。

其中处理流程如II：在簇头列表中选择与此查询包对应的簇头，如果有，则转发此簇头对应的下一跳。如果无，此丢弃此查询包。

核心算法包括：1)、当节点自己的簇头与基站查询的簇头包不相等时，在自己的簇头列表中查找有无此对应簇头对应的下一跳，有则转发到此簇头所对应的下一跳。2)、簇头可以解析到簇内成员所有的路径；3)、二跳成员可以解析所有无归属成员对应的下一跳。

对节点的查询的特点是：不需要重新组网，具有查询时间短的优点。

图14是从基站到所有可能的簇头示意图。

图15是从簇头到簇内成员示意图。

图16是正向查询端到端的延时。

实验比较：每个节点成功发送一次数据包到达基站后，然后基站每隔4s发送一个查询包到达每个节点。比较上图16所示拓扑下每个节点端到端的延时。

本发明的多跳分簇路由算法适用于大规模动态传感器网络，适用于基站到其它传感器节点(一对多)以及传感器节点到基站(多对一)的应用；可以对环境进行连续监测，可以对网络中的节点进行定点查询。基站到网络中的节点进行定点查询具有不需要重新组网，且端到端的时延较小的特点。

Claims (7)

1、一种基站发起的多跳分簇路由协议，特征在于包括以下步骤：

(1)由基站开始的泛洪过程：传感器网络节点布置到监测环境中以后，由基站节点发起路由请求，基站附近的节点接收到请求以后记录基站节点为数据传送的下一跳目标节点，并转发路径请求广播包，添加转发的源地址为自身的ID号，所有节点以第一次接收到的广播中的源节点为自己平面路由的上一跳，并转发路径请求广播包，当不是第一次接收的广播包时，完成邻居数的添加；

(2)头节点的产生及分布式网络的形成：随着节点转发路径请求广播包，节点的邻居数增加，当节点的邻居数达到指定数目时，让发出簇头的节点等待一个比较长的延时时间，到达指定的时间后，节点发出申明自身为簇头的广播包，当存在第一个节点申请簇头时，该节点的邻居节点要取消自己的簇头申请，转而发送加入首先申明为簇头的广播包的申请，规定在组网过程中，距离簇头的最远成员为二跳成员，组网过程完成时，网络被形成一些簇头，簇头分区域管理簇内成员，至此，分布式网络形成；

(3)数据包上传至基站：传感器以数据为中心，节点采集到数据之后，将采集的数据包沿着组建好的路径，把数据上传至基站，并且在数据通信中，无线传感器节点也同时建立自己的下一跳，为基站查询某个节点做准备；

(4)基站发送指令到网络中指定的节点：基站成功接收节点发送来的数据包之后，通过数据包知道节点的所属簇的相关信息，基站在主体为无线传感器网络的节点到基站的数据传输过程中，按需的查询网络中的某些无线传感器节点监测数据，通过簇头的信息以及节点的目的地址，逐跳找到通向某个节点的路径。

2、根据权利要求1所述基站发起的多跳分簇路由协议，特征在于：邻居数达到N为形成簇头的条件，邻居数达到指定数目N节点后等待指定的一段时间，看是否有其它节点申请为簇头。

3、根据权利要求2所述基站发起的多跳分簇路由协议，特征在于：邻居数N为3是形成簇头的条件。

4、根据权利要求1所述基站发起的多跳分簇路由协议，特征在于：在组网过程中每个节点的簇头是唯一的，簇内成员到簇头的最远跳数为二跳，簇头在网络中分散分布，簇头分布管理簇内成员，簇头的邻居可以一跳加入到簇成为簇内成员，节点只对最先收到簇头申明的节点做为自己的簇头，如果节点已经找到簇头，不再对后发出的簇头申明做出响应，网络中的任何一个节点如果收到一跳加入到簇头的广播包，如自己不为首先发出簇头申明的节点，且自己没有找到簇头，则变更自己的簇头为首先发出簇头包节点的ID号，发出二跳加入到簇头的广播包申请，二跳成员通过一跳中继，达到簇头，而成为簇内成员，保证网络中的节点只属于一个簇头。

5、根据权利要求1所述基站发起的多跳分簇路由协议，特征在于：在数据包发送过程中，实现无归属的节点加入簇的过程，使簇的规模的扩大，并且数据包的传输路径上，产生节点失效后，无线传感器网络节点可实现自组织管理，进行路径维护和更新，有些节点位于传感器网络中的一些边界节点，到簇头的跨度大于二跳，或者邻居数达不到N的这样的节点称之为无归属的节点，无归属的节点，通过发送数据包，而成为簇内成员，即允许在组网过程中，一些节点由于距离基站比较远，加入到簇内；有些节点可能位于传输的路径上，而突然失效，通过路由维护的方式，重新找到新的路径。

6、根据权利要求1所述基站发起的多跳分簇路由协议，特征在于：簇头收集簇内成员数据，当数据包经过簇头处理之后，选平面路由所经过的路径，数据包在上传至基站的过程中，数据包可能不经过网络中的所有簇头，避免数据包在上传的过程中对簇头能量的过分消耗。

7、根据权利要求1所述基站发起的多跳分簇路由协议，特征在于：基站对网络中的传感器节点定点查询不用重新组网或泛洪，可以找到通往网络中节点的路径，数据包在上传至基站的过程中，节点可以建立基站到其它传感器网络节点的路径，实现网络中的节点主体数据流向是从网络中的节点发送到基站。

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