(57)【要約】【課題】本発明はルーティングノード切り替え方法、装置及び無線センサネットワークを提供する。【解決手段】前記方法は、ルーティングノードがルーティング切り替え情報をブロードキャスト送信し、該ルーティング切り替え情報を受信した葉ノードが自分の隣接ノードリストを報告し；前記ルーティングノードが、葉ノードにより報告された隣接ノードリストに基づいて、ローカルな置換ノードを確定し；及び、前記ルーティングノードが、ローカルな置換ノードを確定した後に葉ノードに切り替え、そして、ルーティング置換情報をブロードキャスト送信し、前記ルーティング置換情報によりローカルな置換ノードを指示することを含む。本発明の実施例における方法により、ルーティングノード及び葉ノードが自発的に相互に切り替えることができるため、ネットワークのロードを均衡させ、ネットワークの寿命を延ばすことができる。【選択図】図８
2016195392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルーティングノード切り替え装置であって、
前記装置は、無線センサネットワーク中で初期配置されるルーティングノードに応用され、
ルーティング切り替え情報をブロードキャスト送信し、これにより、該ルーティング切り替え情報を受信した葉ノードが自分の隣接ノードリストを報告するブロードキャストユニット；
前記葉ノードが報告した隣接ノードリストに基づいて、前記ルーティングノードの置換ノードを確定する確定ユニット；及び
前記確定ユニットが前記ルーティングノードの置換ノードを確定した後に、前記ルーティングノードを葉ノードに切り替え、ルーティング置換情報をブロードキャスト送信し、該ルーティング置換情報により、前記ルーティングノードの置換ノードを指示する切り替えユニットを含む、装置。
【請求項２】
請求項1に記載の装置であって、
前記確定ユニットは、
前記ルーティングノードが各葉ノードの報告した該葉ノードの隣接ノードリストを受信したときに、各葉ノードの報告した該葉ノードの隣接ノードリストと、前記ルーティングノードの子ノードリスト及び前記ルーティングノードの親ノード標識とを比較する比較モジュール；及び
前記ルーティングノードの子ノード及び親ノードがすべて1つの葉ノードの隣接ノードリストに含まれているときに、該葉ノードを前記ルーティングノードの置換ノードと確定し、前記ルーティングノードの子ノード及び親ノードがすべて任意の1つの葉ノードの隣接ノードリストに含まれていないときに、前記ルーティングノードに最も近い葉ノードを前記ルーティングノードの置換ノードと確定する確定モジュールを含む、装置。
【請求項３】
請求項1に記載の装置であって、
前記切り替えユニットは、葉ノードに切り替えられた前記ルーティングノードがルーティング再分配指示情報を受信したときに、葉ノードに切り替えられた前記ルーティングノードをルーティングノードに切り替える、装置。
【請求項４】
ルーティングノード切り替え装置であって、
該装置は、無線センサネットワーク中で初期配置される葉ノードに応用され、
ルーティング切り替え情報及びルーティング置換情報を受信する受信ユニット；
前記受信ユニットがルーティング切り替え情報を受信した後に、前記葉ノードの隣接ノードリストを報告する送信ユニット；
前記受信ユニットがルーティング置換情報を受信した後に、前記ルーティング置換情報に基づいて、前記葉ノードが置換ノードであるかを確定する確定ユニット；及び
前記葉ノードが置換ノードであるときに、前記葉ノードをルーティングノードに切り替え、前記ルーティング切り替え情報を送信したルーティングノードのアドレスを記録する切り替えユニットを含む、装置。
【請求項５】
請求項4に記載の装置であって、
前記切り替えユニットが前記葉ノードをルーティングノードに切り替えた後に、ネットワークに変化があるか、又は、ルーティングノードに切り替えられた前記葉ノードのエネルギーが不足しているか、又は、ルーティングノードに切り替えられた前記葉ノードの送信キュー又は受信キューが長すぎるかを判断する判断ユニットを更に含み、
前記切り替えユニットは、前記判断ユニットの判断結果が「はい」であるときに、ルーティングノードに切り替えられた前記葉ノードを葉ノードに切り替え、ルーティング再分配指示情報をフィードバックする、装置。
【請求項６】
ルーティングノード切り替え装置であって、
該装置は、無線センサネットワーク中で初期配置されるルーティングノードに応用され、
前記ルーティングノードの子ノードリスト及び親ノード標識をブロードキャスト送信するブロードキャストユニット；
ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在するかを判断する判断ユニット；
前記判断ユニットにより、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在すると判断されたときに、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードのメトリック値に基づいて、前記ルーティングノードの置換ノードを確定する確定ユニット；及び
前記確定ユニットが前記ルーティングノードの置換ノードを確定した後に、前記ルーティングノードを葉ノードに切り替える切り替えユニットを含む、装置。
【請求項７】
請求項6に記載の装置であって、
前記判断ユニットは、
前記ルーティングノードが、葉ノードの送信した、該葉ノードのメトリック値を含む応答情報を受信したときに、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在すると確定する確定モジュールを含む、装置。
【請求項８】
請求項6に記載の装置であって、
前記確定ユニットは、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードのうちの、メトリック値が最も高い葉ノード、及び／又は、メトリック値が第一閾値よりも大きい葉ノードを、前記ルーティングノードの置換ノードと確定する、装置。
【請求項９】
請求項6に記載の装置であって、
前記ブロードキャストユニットは更に、置換ノードリストを含む確定情報をブロードキャスト送信する、装置。
【請求項１０】
請求項6に記載の装置であって、
前記切り替えユニットは、葉ノードに切り替えられた前記ルーティングノードがルーティング再分配指示情報を受信したときに、葉ノードに切り替えられた前記ルーティングノードをルーティングノードに切り替える、装置。
【請求項１１】
ルーティングノード切り替え装置であって、
該装置は、無線センサネットワーク中で初期配置される葉ノードに応用され、
前記葉ノードがルーティング切り替え情報を受信した後に、前記葉ノードの隣接ノードリストと、前記ルーティング切り替え情報により指示されているルーティングノードの子ノードリスト及び親ノード標識とを比較する比較ユニット；
前記ルーティングノードの子ノード及び親ノードがすべて前記葉ノードの隣接ノードリストに含まれているときに、前記葉ノードのメトリック値を計算する計算ユニット；
前記計算ユニットが計算した前記葉ノードのメトリック値を含む応答情報を報告する報告ユニット；
前記メトリック値に基づいて、前記葉ノードが置換ノードであるかを確定し、又は、受信した、置換ノードリストを含む確認情報に基づいて、前記葉ノードが置換ノードであるかを確定する確定ユニット；
前記葉ノードが置換ノードであるときに、前記葉ノードをルーティングノードに切り替える切り替えユニットを含む、装置。
【請求項１２】
請求項11に記載の装置であって、
前記確定ユニットは、前記葉ノードのメトリック値が、リスニングした葉ノードのメトリック値の中で最大であるときに、又は、前記葉ノードのメトリック値が第一閾値よりも大きいときに、前記葉ノードが置換ノードであると確定する、装置。
【請求項１３】
請求項11に記載の装置であって、
前記確定ユニットは、前記葉ノードが前記置換ノードリストに含まれているときに、前記葉ノードが置換ノードであると確定する、装置。
【請求項１４】
請求項11に記載の装置であって、
前記葉ノードがルーティングノードに切り替えた後に、ネットワークに変化があるか、又は、ルーティングノードに切り替えられた前記葉ノードのエネルギーが不足しているか、又は、ルーティングノードに切り替えられた前記葉ノードの送信キュー又は受信キューが長すぎるかを判断する判断ユニットを更に含み、
前記切り替えユニットは、前記判断ユニットの判断結果が「はい」であるときに、ルーティングノードに切り替えられた前記葉ノードを葉ノードに切り替え、ルーティング再分配指示情報をフィードバックする、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信に関し、特に、ルーティングノード切り替え方法、装置及び無線センサネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線センサネットワークでは、各ノードが自分の機能及びタスクを有する。センシングデータの送信を担当するノードがあり、ルーティング及び転送（forwarding）を担当するノードもある。機能が異なることにより、各ノードのエネルギー消耗などの状態も異なるため、ネットワークの寿命の低下を来すおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の問題を解決するために、本発明の実施例は、ルーティングノード切り替え方法、装置及び無線センサネットワークを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施例の第一側面によれば、ルーティングノード切り替え装置が提供され、該装置は、無線センサネットワーク中で初期配置されるルーティングノードに応用され、そのうち、前記装置は、
ルーティング切り替え情報をブロードキャスト送信し、これにより、該ルーティング切り替え情報を受信した葉ノード（Leaf  Node）が自分の隣接ノードリストを報告するように構成されるブロードキャストユニット；
葉ノードが報告した隣接ノードリストに基づいて、前記ルーティングノードの置換ノードを確定するように構成される確定ユニット；及び
前記確定ユニットが前記ルーティングノードの置換ノードを確定した後に、前記ルーティングノードを葉ノードに切り替え、ルーティング置換情報をブロードキャスト送信し、前記ルーティング置換情報により前記ルーティングノードの置換ノードを指示するように構成される切り替えユニットを含む。
【０００５】
本発明の実施例の第二側面によれば、ルーティングノード切り替え装置が提供され、該装置は、無線センサネットワーク中で初期配置される葉ノードに応用され、そのうち、前記装置は、
ルーティング切り替え情報及びルーティング置換情報を受信するように構成される受信ユニット；
前記受信ユニットがルーティング切り替え情報を受信した後に、前記葉ノードの隣接ノードリストを報告するように構成される送信ユニット；
前記受信ユニットがルーティング置換情報を受信した後に、前記ルーティング置換情報に基づいて、前記葉ノードが置換ノードであるかを確定するように構成される確定ユニット；及び
前記葉ノードが置換ノードであるときに、前記葉ノードをルーティングノードに切り替え、ルーティング切り替え情報の送信を開始したルーティングノードのアドレスを記録するように構成される切り替えユニットを含む。
【０００６】
本発明の実施例の第三側面によれば、ルーティングノード切り替え装置が提供され、該装置は、無線センサネットワーク中で初期配置されるルーティングノードに応用され、そのうち、前記装置は、
前記ルーティングノードの子ノード（Child  Node）リスト及び親ノード（Parent  Node）標識（ID）をブロードキャスト送信するように構成されるブロードキャストユニット；
ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在するかを判断するように構成される判断ユニット；
前記判断ユニットにより、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在すると判断されたときに、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードのメトリック値（Metric  Value）に基づいて、前記ルーティングノードの置換ノードを確定するように構成される確定ユニット；及び
前記確定ユニットが前記ルーティングノードの置換ノードを確定した後に、前記ルーティングノードを葉ノードに切り替えるように構成される切り替えユニットを含む。
【０００７】
本発明の実施例の第四側面によれば、ルーティングノード切り替え装置が提供され、該装置は、無線センサネットワーク中で初期配置される葉ノードに応用され、そのうち、前記装置は、
前記葉ノードがルーティング切り替え情報を受信した後に、前記葉ノードの隣接ノードリストと、前記ルーティング切り替え情報が指示しているルーティングノードの子ノードリスト及び親ノード標識とを比較するように構成される比較ユニット；
前記ルーティングノードの子ノード及び親ノードがすべて前記葉ノードの隣接ノードリストに存在するときに、前記葉ノードのメトリック値を計算するように構成される計算ユニット；
前記計算ユニットが計算した前記葉ノードのメトリック値を含む応答情報を報告するように構成される報告ユニット；
前記メトリック値に基づいて、前記葉ノードが置換ノードであるかを確定し、又は、受信した、置換ノードリストを含む確認情報に基づいて、前記葉ノードが置換ノードであるかを確定するように構成される確定ユニット；及び
前記葉ノードが置換ノードであるときに、前記葉ノードをルーティングノードに切り替えるように構成される切り替えユニットを含む。
【０００８】
本発明の実施例の第五側面によれば、ルーティングノード切り替え方法が提供され、該方法は、無線センサネットワーク中で初期配置されるルーティングノードに応用され、そのうち、該方法は、
ルーティング切り替え情報をブロードキャスト送信し、これにより、該ルーティング切り替え情報を受信した葉ノードが自分の隣接ノードリストを報告し；
葉ノードが報告した隣接ノードリストに基づいて、ローカルな置換ノードを確定し；及び
ローカルな置換ノードを確定した後に、葉ノードに切り替え、ルーティング置換情報をブロードキャスト送信し、前記ルーティング置換情報により、ローカルな置換ノードを指示することを含む。
【０００９】
本発明の実施例の第六側面によれば、ルーティングノード切り替え方法が提供され、該方法は、無線センサネットワーク中で初期配置される葉ノードに応用され、そのうち、該方法は、
ルーティング切り替え情報を受信した後に、ローカルな隣接ノードリストを送信し；
ルーティング置換情報を受信した後に、前記ルーティング置換情報に基づいて、ローカルなノードが置換ノードであるかを確定し；
ローカルなノードが置換ノードである場合、ルーティングノードに切り替えることを含む。
【００１０】
本発明の実施例の第七側面によれば、ルーティングノード切り替え方法が提供され、該方法は、無線センサネットワーク中で初期配置されるルーティングノードに応用され、そのうち、該方法は、
ローカルな子ノードリスト及び親ノード標識をブロードキャスト送信し；
ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在するかを判断し；
ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在した場合、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードのメトリック値に基づいて、置換ノードを確定し；及び
置換ノードを確定した後に、葉ノードに切り替えることを含む。
【００１１】
本発明の実施例の第八側面によれば、ルーティングノード切り替え方法が提供され、該方法は、無線センサネットワーク中で初期配置される葉ノードに応用され、該方法は、
ルーティング切り替え情報を受信した後に、ローカルな隣接ノードリストと、前記ルーティング切り替え情報が指示しているルーティングノードの子ノードリスト及び親ノード標識とを比較し；
前記ルーティングノードの子ノード及び親ノードがすべてローカルな隣接ノードリストに存在する場合、メトリック値を計算し、該メトリック値を含む応答情報を報告し；
前記メトリック値に基づいて、ローカルなノードが置換ノードであるかを確定し、又は、受信した、置換ノードリストを含む確認情報に基づいて、ローカルなノードが置換ノードであるかを確定し；及び
ローカルなノードが置換ノードであれば、ルーティングノードに切り替えることを含む。
【００１２】
本発明の実施例の第九側面によれば、無線センサネットワーク中で初期配置されるルーティングノードが提供され、前記ルーティングノードは、前述の第一側面又は第三側面に記載の装置を含む。
【００１３】
本発明の実施例の第十側面によれば、無線センサネットワーク中で初期配置される葉ノードが提供され、前記葉ノードは、前述の第二側面又は第四側面に記載の装置を含む。
【００１４】
本発明の実施例の第十一側面によれば、無線センサネットワークが提供され、前記無線センサネットワークは、前述の第九側面に記載のルーティングノード及び第十側面に記載の葉ノードを含む。
【００１５】
本発明の有益な効果は、本発明の実施例における方法、装置及び無線センサネットワークにより、ルーティングノード及び葉ノードが自発的に相互に切り替えるようにさせることで、ネットワークのロードを均衡させ、ネットワークの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】四辺形のバックボーンネットワーク配置を示す図である。
【図２】四辺形のバックボーンネットワーク配置下でのカバー面積を示す図である。
【図３】六辺形のバックボーンネットワーク配置を示す図である。
【図４】六辺形のバックボーンネットワーク配置下でのカバー面積を示す図である。
【図５】六辺形の頂点のバックボーンネットワーク配置を示す図である。
【図６】六辺形の頂点のバックボーンネットワーク配置下でのカバー面積を示す図である。
【図７】ランダムノードの配置を示す図である。
【図８】実施例1におけるルーティングノード切り替え方法のフローチャートである。
【図９】実施例1におけるルーティングノード切り替え方法の全体的なフローチャートである。
【図１０】実施例2におけるルーティングノード切り替え方法のフローチャートである。
【図１１】実施例2におけるルーティングノード切り替え方法の全体的なフローチャートである。
【図１２】実施例3におけるルーティングノード切り替え方法のフローチャートである。
【図１３】実施例3におけるルーティングノード切り替え方法の全体的なフローチャートである。
【図１４】実施例4におけるルーティングノード切り替え方法のフローチャートである。
【図１５】実施例4におけるルーティングノード切り替え方法の全体的なフローチャートである。
【図１６】実施例5におけるルーティングノード切り替え装置の構成を示す図である。
【図１７】実施例6におけるルーティングノード切り替え装置の構成を示す図である。
【図１８】実施例7におけるルーティングノード切り替え装置の構成を示す図である。
【図１９】実施例8におけるルーティングノード切り替え装置の構成を示す図である。
【図２０】実施例9における無線センサネットワーク中のノードの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
【００１８】
当業者が容易に本発明の原理及び実施形態を理解し得るために、まず、本発明の実施例におけるバックボーンネットワークの配置及び冗長ノードの配置について説明する。
【００１９】
バックボーンネットワークの配置については、まず、無線ネットワーク中で一定数量のノードを規則的に配置して、すべてのノードが連通するネットワークを構成し、これらのノードは、初期配置されるルーティングノードと称されても良い。配置の方式は、四辺形で配置するもの、六辺形で配置するものなどがある。四辺形で配置する方式では、各ノードの周囲に規則的に4個の隣接ノードを配置し、隣接ノード間の距離は、図1に示すように、通信距離Lであっても良く、これにより、境界ノード以外に、各ノードのカバー範囲（即ち、カバーする範囲）は、辺長がLである正方形であり、面積はL2であり、ネットワーク中でN個のノードが配置されれば、図2に示すように、カバー面積（即ち、カバーする面積）はN×L2である。六辺形で配置する方式では、各ノードの周囲に6個の隣接ノードを規則的に配置し、隣接ノード間の距離は、図3に示すように、通信距離Lであっても良く、これにより、境界ノード以外に、各ノードのカバー範囲は辺長が32/1L/3である正六辺形であり、カバー面積は、32/1L2/3であり、ネットワーク中でN個のノードが配置されれば、カバー面積は、図4に示すように、N×（32/1L2/3）である。六辺形の頂点で配置する方式では、各ノードの周囲に規則的に3個の隣接ノードを配置し、隣接ノード間の距離は、図5に示すように、通信距離Lであっても良く、境界ノード以外に、各ノードのカバー範囲は、辺長が32/1Lである正三角形であり、カバー面積は、（3×32/1L2）/4であり、ネットワーク中でN個のノードが配置されれば、カバー面積は、図6に示すように、N×（（3×32/1L2）/4）である。
【００２０】
冗長ノードの配置については、より多くのセンシングデータを採集するために、ネットワーク中でランダムに葉ノードを配置しても良い。六辺形で配置する方式を例とすると、ネットワーク中で10個の葉ノードを、図7に示すように、ランダムに配置しても良い。葉ノードは、ルーティング規則（ルール）に従って、隣接するバックボーンノードを親ノードとして選択する。すべてのノードがネットワークに加入した後に、各ノードは、１つの隣接ノードリスト及び子ノードリストを記憶している。本発明では、バックボーンノードの子ノードリスト及び葉ノードの隣接ノードリストにのみ関する。図7に対応するバックボーンノードの隣接ノードリスト及び葉ノードの隣接ノードリストは、表1及び表2に示すようである。
【００２１】
表1は、バックボーンノードの子ノードリストを示している。
【表１】
2016195392.tif 000003
【００２２】
表2は、葉ノードの隣接ノードリストを示している。
【表２】
2016195392.tif 000004
【００２３】
本実施例では、ルーティングノード及び葉ノードの機能を互換させ、例えば、ルーティングノードを葉ノードに切り替えると同時に、葉ノードをルーティングノードに切り替ることにより、ネットワークのロードを均衡させ、ネットワークの寿命を延ばすことができる。以下、図面及び具体的な実施例をもとに、本発明の実施例のルーティングノード切り替え方法、装置及び無線センサネットワークについて詳細に説明する。
【００２４】
本発明の実施例は２種類のルーティングノード切り替え方式を提供し、そのうち、実施例1及び実施例2は、バックボーンノードがルーティングノードを指定する切り替え方式であり、実施例3及び実施例4は、自由競争による切り替え方式であり、以下、それぞれ、説明する。
【実施例１】
【００２５】
本実施例は、ルーティングノード切り替え方法を提供し、該方法は、無線センサネットワーク中で初期配置されるルーティングノード、即ち、バックボーンノードに応用され得る。図8は該方法のフローチャートである。図8に示すように、該方法は次のステップを含み、即ち、
ステップ801：ルーティング切り替え情報をブロードキャスト送信し、これにより、該ルーティング切り替え情報を受信した葉ノードが自分の隣接ノードリストを報告し；
ステップ802：葉ノードが報告した隣接ノードリストに基づいて、ローカルな置換ノードを確定し；
ステップ803：ローカルな置換ノードを確定した後に、葉ノードに切り替え、そして、ルーティング置換情報をブロードキャスト送信し、前記ルーティング置換情報により、ローカルな置換ノードを指示する。
【００２６】
ステップ801では、ルーティングノードは、ルーティング切り替え情報をブロードキャスト送信して、ルーティング切り替えプロセスを開始しても良く、該ルーティング切り替え情報は、1つのブロードキャスト命令により送信することができ、該ブロードキャスト命令はルーティング切り替え命令と称されても良く、該ルーティング切り替え命令は、送信ノードの標識（ID）、指令の類別、パケットの長さ、及び目的ノードの標識などを含んでも良い。そのうち、送信ノードの標識及び目的ノードの標識は、それぞれ、送信ノードのアドレス及び目的ノードのアドレスにより指示することができる。表3はルーティング切り替え命令の1つの実施方式であり、該実施方式では、ルーティング切り替え命令は“0x00”である。
【００２７】
表3は、ルーティング切り替え命令を示している。
【表３】
2016195392.tif 000005
【００２８】
そのうち、該ルーティング切り替え情報を受信した葉ノードは、該ルーティング切り替え情報に基づいて、自分の隣接ノードリストを報告することができ、該隣接ノードリストには、該葉ノードのすべての隣接ノードの標識が含まれている。そのうち、葉ノードがその隣接ノードリストを報告する方式は、実施例2で詳細に説明される。
【００２９】
ステップ802では、該ルーティングノードは、各葉ノードが報告した該葉ノードの隣接ノードリストを受信した後に、該葉ノードの隣接ノードリストに基づいて、自分の置換ノードを確定することができる。
【００３０】
1つの実施方式では、該ルーティングノードは、各葉ノードが報告した該葉ノードの隣接ノードリストと、自分の子ノードリスト及び自分の親ノードとを比較し、自分の子ノード及び親ノードがすべて1つの葉ノードの隣接ノードリストに含まれている場合、該ルーティングノードは、該葉ノードを自分の置換ノードとすることができ；そうでない場合、即ち、自分の子ノード及び親ノードがすべて任意の1つの葉ノードの隣接ノードリストに含まれていない場合、該ルーティングノードは、葉ノードから適切な置換ノードを見つけることができないと確定し、このとき、該ルーティングノードは、自分に最も近い葉ノードを自分の置換ノードとすることができ、もちろん、このような場合、該ルーティングノードは他の策略又は規則に基づいて自分の置換ノードを確定しても良い。
【００３１】
図7に示すようなネットワークトのポロジー構造を例とし、ノード2の子ノードb、d及びノード2の親ノードAがすべてノードeの隣接ノードリストにあるから、ノードeは、ノード2の置換ノードとすることができ；同様に、ノード5の子ノードg、h、i及びノード5の親ノードAがすべてノードjの隣接ノードリストにあるから、ノードjはノード5の候補ノードとすることができ；同様に、ノード6の子ノードk及びノード6の親ノードAがすべてノードjの隣接ノードリストにあるから、ノードjもノード6の置換ノードとすることができる。しかし、ノード4の子ノードf及びノード4の親ノードAが任意の1つの葉ノードの隣接ノードリストに存在しないため、ノード4は、fを自分の置換ノードとして選択して良く、fはノード4に最も近い葉ノードである。
【００３２】
ステップ803では、ルーティングノードは、自分の置換ノードを確定した後に、葉ノードに切り替え、ルーティング置換情報をブロードキャスト送信しても良く、該ルーティング置換情報により自分の置換ノードを指示する。このとき、該ルーティングノードが選定した置換ノードは、ルーティングノードとしての機能を発揮することができ、それは、ルーティングノードのルーティング転送機能を有し；該ルーティングノードは、葉ノードに切り替えたので、他のノードのためにルーティング転送を行わず、葉ノードのみとしての機能を発揮し、このとき、それは、ルーティングを再選択して正常な送受信状態に入ることができる。
【００３３】
そのうち、該ルーティング置換情報は1つのブロードキャスト命令により送信することができ、本実施例では、該ブロードキャスト命令は置換ノード指示命令と称されても良く、該置換ノード指示命令は送信ノードの標識（ID）、指令の類別、パケットの長さ、目的ノードの標識（ID）及び置換ノードの標識（ID）などを含んでも良い。そのうち、ノードの標識（ID）はノードのアドレスにより指示することができる。表4は該置換ノード指示命令の1つの実施方式であり、該実施方式では、該置換ノード指示命令は“0x02”である。
【００３４】
表4は、置換ノード指示命令を指示している。
【表４】
2016195392.tif 000006
【００３５】
本実施例では、１つの葉ノードが置換ノードとしてルーティングノードに切り替えた後に、ネットワークが一定の条件を満足すれば、例えば、ネットワークに変化があり、又は、該葉ノード（即ち、新しいルーティングノード）のエネルギーが不足しており、又は、該葉ノード上でデータのスタッキングがあるなどの場合、該葉ノードは、原ルーティングノードにルーティング再分配指示情報を送信し、原ルーティングノードに、ルーティング再分配を行う必要があることを通知することができる。該ルーティングノードは、ルーティング再分配指示情報を受信した後に、原ルーティングノードに切り替えることができ、且つ、必要な場合、それは、すべてのノードがネットワークに加入した後に、図8の方式で引き続き置換ノードを探しても良い。
【００３６】
そのうち、該葉ノードが該ルーティング再分配指示情報を送信する方式は、実施例2で詳細に説明される。
【００３７】
図9は、本実施例の方法の1つの実施方式の全体的なフローチャートである。図9に示すように、該フローは次のステップを含み、即ち、
ステップ901：0x00を送信し、ルーティング切り替えプロセスを開始し；
ステップ902：0x01を受信し、周囲の葉ノードの隣接ノードリストを取集し；
ステップ903：ノードの隣接ノードリストと、自分の子ノード及び親ノードとを比較し；
ステップ904：条件を満足している葉ノードが存在するかを判断し、該条件とは、自分の親ノード及び子ノードリスト中の子ノードがすべて該葉ノードの隣接ノードリストに含まれていることを指し；存在した場合、ステップ905を行い、そうでない場合、ステップ906を行い；
ステップ905：該葉ノードを自分の置換ノードとして選択し；
ステップ906：自分に最も近い葉ノードを自分の置換ノードとして選択し；
ステップ907：0x02を送信し、置換ノードを通知し；
ステップ908：葉ノードに切り替え；
ステップ909：正常な送受信プロセスを行い；
ステップ910：ルーティング再分配の命令0x03を受信したかを判断し；はいの場合、ステップ911を行い、いいえの場合、ステップ909に戻り；
ステップ911：ルーティングノードに切り替え、子ノードの加入を許可する。
【００３８】
そのうち、ステップ907及び908の実行順序は互換し又は並行になっても良く、ステップ910及び911はオプションである。
【００３９】
本実施例の方法により、ルーティングノードは、自分の置換ノードを選定した後に葉ノードに切り替えることができ、これにより、ネットワークのロードを均衡させ、ネットワークの寿命を延ばすことができる。
【実施例２】
【００４０】
本実施例はルーティングノード切り替え方法を提供し、該方法は、無線センサネットワーク中で初期配置される葉ノードに応用され得る。該方法は、実施例1の方法に対応する葉ノード側の処理である。図10は該方法のフローチャートである。図10に示すように、該方法は次のステップを含み、即ち、
ステップ1001：ルーティング切り替え情報を受信した後に、ローカルな（自分の）隣接ノードリストを報告し；
ステップ1002：ルーティング置換情報を受信した後に、前記ルーティング置換情報に基づいて、ローカルなノード（自分）が置換ノードであるかを確定し；
ステップ1003：ローカルなノード（自分）が置換ノードである場合、ルーティングノードに切り替える。
【００４１】
本実施例では、実施例1のように、ルーティングノードは、ルーティング切り替え情報を送信することで、ルーティング切り替えプロセスを開始することができ、葉ノードは、正常な送受信プロセスにおいて該ルーティング切り替え情報（0x00）を受信した場合、自分の隣接ノードリストを該ルーティングノードに送信し、即ち、ルーティング切り替えを発起（開始）したノードに送信する。
【００４２】
そのうち、該葉ノードは、1つのユニキャスト命令により、即ち、ユニキャストの方式で、該ルーティングノードにその隣接ノードリストを返すことができ、本実施例では、該ユニキャスト命令は、ルーティング切り替え応答命令と称されても良く、該ルーティング切り替え応答命令は、送信ノードの標識（ID）、指令の類別、パケットの長さ、目的ノードの標識（ID）、リストの種類、リスト中のノードの数量（ノードの数）、及びリスト中のノードの標識（ID）などを含んでも良い。そのうち、ノードの標識（ID）はノードのアドレスにより指示することができる。表5は該ルーティング切り替え応答命令の1つの実施方式であり、該実施方式では、該ルーティング切り替え応答命令は“0x01”である。
【００４３】
表5は、ルーティング切り替え応答命令を示している。
【表５】
2016195392.tif 000007
【００４４】
本実施例では、実施例1のように、ルーティングノードは自分の置換ノードを選定した後に、ルーティング置換情報を含む命令（0x02）をブロードキャスト送信することができ、葉ノードは、該ルーティング置換情報を受信した後、該ルーティング置換情報に基づいて、自分が該ルーティングノードの置換ノードであるかを確定することができる。例えば、自分の標識が該ルーティング置換情報に含まれている場合、該葉ノードは、自分が該ルーティングノードの置換ノードであると確定し、このとき、該葉ノードは、ルーティングノードに切り替え、ルーティングノードとしての機能を発揮することができ、例えば、それは、ルーティングを再選択して正常な送受信状態に入ることができる。
【００４５】
本実施例では、自分が該ルーティングノードの置換ノードであると確定した後に、該葉ノードは更に、ルーティング切り替えを発起した原ルーティングノードのアドレスを記録しても良く、即ち、上述のルーティング切り替え情報を送信したルーティングノードのアドレスを記憶しても良く、これにより、必要なときに、該ルーティングノードに情報を報告することができる。
【００４６】
本実施例では、自分が該ルーティングノードの置換ノードではないと確定した後に、例えば、自分の標識が上述のルーティング置換情報に含まれていない、又は、所定時間内に上述のルーティング置換情報が受信されていない場合、該葉ノードは、正常な送受信プロセスに再度入ることができる。
【００４７】
本実施例では、実施例1のように、ルーティングノードに切り替えた後に、ネットワークに変化があり、又は、ローカルなノードのエネルギーが不足しており、又は、ローカルなノードの送受信キュー（queue）が長すぎることによるデータのスタッキングがある場合、該葉ノードは更に葉ノードに切り替え、原ルーティングノードにルーティング再分配指示情報をフィードバックすることができる。
【００４８】
そのうち、該ルーティング再分配指示情報は1つのブロードキャスト命令により送信することができ、本実施例では、該ブロードキャスト命令はルーティング切り替え再開始命令と称されても良く、該ルーティング切り替え再開始命令は送信ノードの標識（ID）、指令の類別、パケットの長さ、目的ノードの標識（ID）、及び置換ノードの標識（ID）などを含んでも良い。そのうち、ノードの標識（ID）はノードのアドレスにより指示することができる。表6は該ルーティング切り替え再開始命令の1つの実施方式であり、該実施方式では、該置換ノード指示命令は“0x03”である。
【００４９】
表6は、ルーティング切り替え再開始命令を示している。
【表６】
2016195392.tif 000008
【００５０】
図11は本実施例の方法の1つの実施方式の全体的なフローチャートである。図11に示すように、該フローは次のステップを含み、即ち、
ステップ1101：正常な送受信プロセスを行い；
ステップ1102：ルーティング切り替え命令0x00を受信したかを判断し；はいの場合、ステップ1103を行い、いいえの場合、ステップ1101に戻り；
ステップ1103：命令0x01によりルーティングノードに自分の隣接ノードリストを報告し；
ステップ1104：ノード切り替え指示命令0x02を待ち；
ステップ1105：自分がルーティングノードの置換ノードとして選択されているかを判断し；はいの場合、ステップ1106を行い、いいえの場合、ステップ1101に戻り；
ステップ1106：ルーティング切り替えを発起した原ルーティングノードのアドレスを記録し；
ステップ1107：ルーティングノードに切り替え、子ノードの加入を許可し；
ステップ1108：正常な送受信プロセスを行い；
ステップ1109：ネットワークに変化があるか、又は、エネルギーが不足しているか、又は、データのスタッキングがあるかを判断し；はいの場合、ステップ1110を行い、いいえの場合、ステップ1108に戻り；
ステップ1110：葉ノードに切り替え、0x03により原ルーティングノードに通知を送信する。
【００５１】
そのうち、ステップ1106及び1107の実行順序は互換し又は並行になっても良く、ステップ1109及び1110はオプションである。
【００５２】
オプションで、本実施例では、ステップ1103の前に、該葉ノードは、ネットワークに変化があるか、又は、ローカルなノードのエネルギーが不足しているか、又は、ローカルなノードの送受信キューが長すぎるかを判断しても良く、判断結果がはいの場合、該葉ノードは、自分の隣接ノードリストをフィードバクせず、ルーティング再分配指示情報、即ち、前述の0x03を直接フィードバクしても良い。同様に、ステップ1103の前に、該葉ノードは、ネットワークに変化があるか、又は、ローカルなノードのエネルギーが不足しているか、又は、ローカルなノードの送受信キューが長すぎるかを判断しても良く、判断結果がはいの場合、該葉ノードは、ルーティング切り替えを発起したルーティングノードのアドレスを記録せず、ルーティング再分配指示情報、即ち、前述の0x03を直接フィードバックしても良い。
【００５３】
本実施例の方法により、葉ノードは、ルーティングノードの選択に基づいて、ルーティングノードに切り替えることができ、これにより、ネットワークのロードを均衡させ、ネットワークの寿命を延ばすことができる。
【実施例３】
【００５４】
本実施例はルーティングノード切り替え方法を提供し、該方法は無線センサネットワーク中で初期配置されるルーティングノード、即ち、バックボーンノードに応用され得る。図12は該方法のフローチャートである。図12に示すように、該方法は次のステップを含み、即ち、
ステップ1201：ローカルな子ノードリスト及び親ノード標識をブロードキャスト送信し；
ステップ1202：ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在するかを判断し；
ステップ1203：ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在すれば、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードのメトリック値（詳しくは後述する）に基づいて、置換ノードを確定し；
ステップ1204：置換ノードを確定した後に、葉ノードに切り替える。
【００５５】
ステップ1201では、ルーティングノードは自分の子ノードリスト及び親ノード標識をブロードキャスト送信することで、ルーティング切り替えプロセスを開始することができ、該子ノードリスト及び親ノード標識はブロードキャスト命令により送信されても良く、該ブロードキャスト命令はルーティング切り替え命令と称されても良く、該ルーティング切り替え命令は送信ノードの標識（ID）、指令の類別、パケットの長さ、目的ノードの標識（ID）、リストの種類、リスト中のノードの数量（ノードの数）、リスト中のノードの標識（ID）などを含んでも良い。そのうち、ノードの標識（ID）はノードのアドレスにより指示することができる。表7はルーティング切り替え命令の1つの実施方式であり、該実施方式では、ルーティング切り替え命令は“0x04”である。
【００５６】
表7は、ルーティング切り替え命令を示している。
【表７】
2016195392.tif 000009
【００５７】
ステップ1202では、該ルーティングノードは、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在するかを判断するために、周囲の葉ノードからフィードバックされている情報を待つことができる。例えば、該ルーティングノードが、葉ノードによりフィードバックされている、該葉ノードのメトリック値を含む情報を受信した場合、該ルーティングノードは、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在すると確定し、該ルーティングノードが、所定時間内に任意の葉ノードからフィードバックされている上述の情報を受信していない場合、該ルーティングノードは、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在しないと確定する。そのうち、該葉ノードが上述の情報をフィードバックする方式については、実施例4で説明する。
【００５８】
ステップ1203では、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在すれば、該ルーティングノードは、各葉ノードのメトリック値に基づいて、その置換ノードを確定することができる。そのうち、該ルーティングノードは、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードのうち、メトリック値が最大である1つ又は複数の葉ノードをその置換ノードとすることができ、また、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードのうち、メトリック値が所定閾値（本実施例では、第一閾値と称される）を超えた葉ノードをその置換ノードとすることもでき、なお、本実施例ではこれについて限定しない。
【００５９】
ステップ1204では、自分の置換ノードが確定された後に、該ルーティングノードは、葉ノードに直接切り替えることができ、そのうち、各葉ノードは、互いにリスニング（listen）した情報に基づいて、どちら又はどのノードが該ルーティングノードの置換ノードであるかを確定しても良く；また、該ルーティングノードは、確定された置換ノードの標識を置換ノードリストに記録し、そして、ブロードキャストの方式で置換ノードリストを含む確認情報を送信しても良い。
【００６０】
そのうち、該確認情報はブロードキャスト命令により送信することができ、本実施例では、該ブロードキャスト命令は置換ノード指示命令と称されても良く、該置換ノード指示命令は、送信ノードの標識（ID）、指令の類別、パケットの長さ、目的ノードの標識（ID）、リストの種類、リスト中のノードの数量（ノードの数）、リスト中のノードの標識（ID）などを含んでも良い。そのうち、ノードの標識（ID）は、ノードのアドレスにより指示することができる。表8は、置換ノード指示命令の1つの実施方式であり、該実施方式では、ルーティング切り替え命令は“0x06”である。
【００６１】
表8は、置換ノード指示命令を示している。
【表８】
2016195392.tif 000010
【００６２】
そのうち、該ルーティングノードは、葉ノードに切り替えた後に、ルーティングを再選択して正常な送受信状態に入ることができる。
【００６３】
本実施例では、ステップ1202の判断により、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在しないと判断した場合でも、該ルーティングノードは、上述の置換ノードリストを含む確認情報をブロードキャストすることができ、即ち、上述の置換ノード指示命令を送信しても良く、ただし、この場合、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードが存在しないため、該命令では、ノードの数が0であり、ノードのIDが空きである。
【００６４】
本実施例では、実施例1と同様に、葉ノードが置換ノードとしてルーティングノードに切り替えた後に、ネットワークに変化が有り、又は、そのエネルギーが不足しており、又は、そのデータのスタッキングがある場合、該葉ノードは、該ルーティングノードにルーティング再分配指示情報をフィードバックしても良く、例えば、命令0x03により上述の情報をフィードバックしても良く、この場合、該ルーティングノードは、ルーティング再分配指示情報を受信した後に、ルーティングノードに再び切り替え、すべてのノードがネットワークに加入した後に、必要に応じて、本実施例の方法を再度実行する。そのうち、該葉ノードがルーティング再分配指示情報を送信する方式は、実施例2と同様であり、また、実施例4でさらに説明される。
【００６５】
図13は本実施例の方法の1つの実施方式の全体的なフローチャートである。図13に示すように、該フローは次のステップを含み、即ち、
ステップ1301：ルーティング切り替えプロセスを開始し；
ステップ1302：自分の子ノードリスト（0x04）及び親ノード標識をブロードキャストし；
ステップ1303：隣接ノードがフィードバックしたブロードキャスト情報（0x05）を待ち；
ステップ1304：隣接ノードがルーティングノードに切り替える条件を満足しているかを判断し；はいの場合、ステップ1305を実行し、いいえの場合、ステップ1309を実行し；
ステップ1305：置換ノードを確定し；
ステップ1306：（オプション）置換ノードリストを含む確認命令（0x06）を送信し；
ステップ1307：葉ノードに切り替え；
ステップ1308：正常な送受信プロセスを行い；
ステップ1309：置換ノードリストが空きである確認命令（0x06）を送信し；
ステップ1310：依然としてルーティングノードであり；
ステップ1311：正常な送受信プロセスを行い；
ステップ1312：ルーティング再分配指示情報（0x03）を受信したかを判断し、はいの場合、ステップ1313を実行し、いいえの場合、ステップ1311に戻り；
ステップ1313：ルーティングノードに切り替え、子ノードの加入を許す。
【００６６】
そのうち、ステップ1306及び1307の実行順序は互換し又は並行になっても良く、ステップ1312及び1313はオプションである。
【００６７】
本実施例の方法により、ルーティングノードは、自分の置換ノードを選定した後に葉ノードに切り替えることができるので、ネットワークロードの均衡を実現し、ネットワークの寿命を延ばすことができる。
【実施例４】
【００６８】
本実施例はルーティングノード切り替え方法を提供し、該方法は無線センサネットワーク中で初期配置される葉ノードに応用され得る。該方法は、実施例3の方法に対応する葉ノード側の処理である。図14は該方法のフローチャートである。図14に示すように、該方法は次のステップを含み、即ち、
ステップ1401：ルーティング切り替え情報を受信した後に、ローカルな（自分）隣接ノードリストと、前記ルーティング切り替え情報が指示しているルーティングノードの子ノードリスト及び親ノード標識との比較を行い；
ステップ1402：前記ルーティングノードの子ノード及び親ノードがすべてローカルな隣接ノードリストにある場合、メトリック値を計算して該メトリック値を含む応答情報を報告し；
ステップ1403：前記メトリック値に基づいて、ローカルなノード（自分）が置換ノードであるかを確定し、又は、受信した置換ノードリストを含む確認情報に基づいて、ローカルなノードが置換ノードであるかを確定し；
ステップ1404：ローカルなノードが置換ノードである場合、ルーティングノードに切り替える。
【００６９】
本実施例では、実施例3のように、ルーティングノードは、自分の子ノードリスト及び親ノード標識を送信することで、ルーティング切り替えプロセスを開始することができ、葉ノードは、正常な送受信プロセスにおいて上述の情報（0x04）を受信した場合、自分の隣接ノードリストと、該ルーティングノードの子ノードリスト及び親ノード標識との比較を行い、これにより、ローカルなノード（自分）が該ルーティングノードの置換ノードになれるかを確定する。
【００７０】
本実施例では、実施例2と同様に、該ルーティングノードの子ノード及び親ノードがすべて自分の隣接ノードリストに存在する場合、即ち、{自分の隣接ノードリスト}⊇{ルーティングノードの子ノード＋親ノード}の場合、自分が該ルーティングノードの置換ノードとされ得ると確定し、この場合、該葉ノードは、自分のメトリック値を計算して該メトリック値を含む応答情報を報告することができる。
【００７１】
そのうち、ここでのメトリック値は、例えば、残りの電量、送受信キューの長さ、CPUのアイドル時間などであっても良く、ここでの応答情報は、ブロードキャスト又はユニキャストの方式で送信することができ、表9は、該応答情報の命令の1つの実施方式のフォーマットであり、該命令は、送信ノードの標識（ID）、指令の類別、パケットの長さ、目的ノードの標識（ID）、及びメトリック値などを含んでも良い。そのうち、ノードの標識はノードのアドレスにより指示することができる。本実施方式では、該命令は“0x05”であっても良い。
【００７２】
表9は、応答情報の命令を示している。
【表９】
2016195392.tif 000011
【００７３】
本実施例では、該ルーティングノードの少なくとも1つの子ノード又は親ノードが自分の隣接ノードリストに存在しない場合、自分が該ルーティングノードの置換ノードになれないと確定し、この場合、該葉ノードは、正常な送受信状態に戻る。
【００７４】
本実施例では、該葉ノードは、自分のメトリック値に基づいて、自分が置換ノードになれるかを確定することができ、例えば、該葉ノードは、自分のメトリック値と、リスニングした他の葉ノードのメトリック値とを比較することができ、自分のメトリック値が最大であり、又は、自分のメトリック値が所定閾値（本実施例では、第一閾値と称される）を超えた場合、自分が該ルーティングノードの置換ノードになれると確定する。そのうち、該方式は、各葉ノードが、自分のメトリック値を含む上述の命令（0x05）をブロードキャスト送信することを要し、これにより、各葉ノードは、他の葉ノードのメトリック値をリスニングすることができる。
【００７５】
本実施例では、該葉ノードは、受信した、ルーティングノードがフィードバックした、置換ノードリストを含む確認情報（0x06）に基づいて、自分が置換ノードとされ得るかを確定することもできる。実施例3のように、1つの実施方式では、ルーティングノードは、置換ノードを選定した後に、置換ノードリストを含む確認情報（0x06）をブロードキャストすることができ、この場合、葉ノードは、該確認情報を受信した後に、該確認情報中の置換ノードリストに基づいて、自分が置換ノードになれるかを確定することができる。そのうち、自分の標識が該置換ノードリストにある場合、自分が置換ノードになれると確定し、自分の標識置換ノードリストにない場合、自分が置換ノードになれないと確定しても良い。
【００７６】
本実施例では、該葉ノードが置換ノードになれる場合、該葉ノードはルーティングノードに切り替え、そして、再びルーティングを選択して正常な送受信状態に入ることができる。該葉ノードが置換ノードになれない場合、該葉ノードは、正常な送受信状態に戻る。
【００７７】
本実施例では、実施例2と同様に、葉ノードが置換ノードとしてルーティングノードに切り替えた後に、ネットワークに変化があり、又は、ローカルなノードのエネルギーが不足しており、又は、ローカルなノードの送受信キューが長すぎることによるデータのスタッキングがある場合、該葉ノードは再び葉ノードに戻り、そして、原ルーティングノードにルーティング再分配指示情報（0x03）をフィードバックすることもできる。
【００７８】
図15は本実施例の方法の1つの実施方式の全体的なフローチャートである。図15に示すように、該フローは次のステップを含み、即ち、
ステップ1501：正常な送受信プロセスを行い；
ステップ1502：ルーティング切り替え命令0x04を受信したかを判断し；はいの場合、ステップ1503を実行し、いいえの場合、ステップ1501に戻り；
ステップ1503：自分の隣接ノードリストと、ルーティングノードの子ノードリスト及び親ノード標識とを比較し；
ステップ1504：ルーティング切り替え条件を満足しているか、即ち、{自分の隣接ノードリスト}⊇{ルーティングノードの子ノードリスト及び親ノード}であるかを判断し、はいの場合、ステップ1505を実行し、いいえの場合、ステップ1501に戻り；
ステップ1505：自分のメトリック値を計算し；
ステップ1506：自分のメトリック値を含む応答情報（0x05）を送信し；
ステップ1507：（オプション）確認情報（0x06）の受信を待ち；
ステップ1508：自分が置換ノードになれるかを判断し、はいの場合、ステップ1509を実行し、いいえの場合、ステップ1501に戻り；
ステップ1509：ルーティングノードに切り替え；
ステップ1510：正常な送受信プロセスを行い；
ステップ1511：ネットワークに変化があるか、又は、エネルギーが不足しているか、又は、データのスタッキングがあるかを判断し；はいの場合、ステップ1512を実行し、いいえの場合、ステップ1510に戻り；
ステップ1512：葉ノードに切り替え、0x03により原ルーティングノードに通知を送信する。
【００７９】
そのうち、ステップ1507、1511及び1112はオプションである。
【００８０】
オプションで、本実施例では、ルーティングノードに切り替える前に、例えば、ステップ1502の後に、該葉ノードは、ネットワークに変化があるか、又は、ローカルなノードのエネルギーが不足しているか、又は、ローカルなノードの送受信キューが長すぎるかを判断しても良く、判断結果がはいの場合、該葉ノードは、自分のメトリック値を含む応答情報0x05をフィードバックせず、ルーティング再分配指示情報0x03を直接フィードバックしても良い。
【００８１】
本実施例の方法により、葉ノードは、ルーティングノードの選択に基づいてルーティングノードに切り替えることができるため、ネットワークロードの均衡を実現し、ネットワークの寿命を延ばすことができる。
【実施例５】
【００８２】
本実施例はルーティングノード切り替え装置を提供し、該装置は無線センサネットワーク中で初期配置されるルーティングノードに応用され得る。該装置が問題を解決する原理は実施例1の方法と同様であるため、その具体的な実施は、実施例1の方法の実施を参照することができ、また、内容が同じである記載は省略される。
【００８３】
図16は該装置の構成を示す図である。図16に示すよう、該装置1600はブロードキャストユニット1601、確定ユニット1602、及び切り替えユニット1603を含む。
【００８４】
そのうち、ブロードキャストユニット1601は、ルーティング切り替え情報をブロードキャスト送信し、これにより、該ルーティング切り替え情報を受信した葉ノードは、自分の隣接ノードリストを報告する。そのうち、該ルーティング切り替え情報は命令0x00により送信することができる。
【００８５】
そのうち、確定ユニット1602は、葉ノードが報告した隣接ノードリストに基づいて、該ルーティングノードの置換ノードを確定する。そのうち、該葉ノードは命令0x01によりその隣接ノードリストを報告することができる。
【００８６】
確定ユニット1602の1つの実施方式では、該確定ユニット1602は比較モジュール16021及び確定モジュール16022を含み、そのうち、該比較モジュール16021は、前記ルーティングノードが各葉ノードの報告した該葉ノードの隣接ノードリストを受信したときに、各葉ノードの報告した該葉ノードの隣接ノードリストと、前記ルーティングノードの子ノードリスト及び前記ルーティングノードの親ノード標識との比較を行い；該確定モジュール16022は、前記ルーティングノードの子ノード及び親ノードがすべて1つの葉ノードの隣接ノードリストに含まれているときに、前記葉ノードが前記ルーティングノードの置換ノードであると確定し、前記ルーティングノードの子ノード及び親ノードがすべて任意の1つの葉ノードの隣接ノードリストに含まれていないときに、前記ルーティングノードに最も近い葉ノードを前記ルーティングノードの置換ノードと確定する。
【００８７】
そのうち、切り替えユニット1603は、確定ユニット1602が前記ルーティングノードの置換ノードを確定した後に、前記ルーティングノードを葉ノードに切り替え、そして、ルーティング置換情報をブロードキャスト送信し、前記ルーティング置換情報により前記ルーティングノードの置換ノードを指示する。そのうち、該ルーティング置換情報は命令0x02により送信することができる。
【００８８】
そのうち、該切り替えユニット1603は更に、葉ノードに切り替えられた前記ルーティングノードが、ルーティング再分配指示情報を受信したときに、葉ノードに切り替えられた前記ルーティングノードを再びルーティングノードに切り替える。そのうち、該指示情報は命令0x03により送信することができる。
【００８９】
本実施例の装置により、ルーティングノードは自分の置換ノードを選択した後に葉ノードに切り替えることができるため、ネットワークロードの均衡を実現し、ネットワークの寿命を延ばすことができる。
【実施例６】
【００９０】
本実施例はルーティングノード切り替え装置を提供し、該装置は無線センサネットワーク中で初期配置される葉ノードに応用され得る。該装置が問題を解決する原理は実施例2の方法と同様であるため、その具体的な実施は、実施例2の方法の実施を参照することができ、また、内容が同じである記載は省略される。
【００９１】
図17は該装置の構成を示す図である。図17に示すよう、該装置1700は受信ユニット1701、送信ユニット1702、確定ユニット1703、及び切り替えユニット1704を含む。
【００９２】
そのうち、受信ユニット1701はルーティング切り替え情報及びルーティング置換情報を受信する。そのうち、該ルーティング切り替え情報は命令0x00により送信することができ、該ルーティング置換情報は命令0x02により送信することができる。
【００９３】
そのうち、送信ユニット1702は前記受信ユニット1701がルーティング切り替え情報を受信した後に前記葉ノードの隣接ノードリストを報告する。そのうち、該葉ノードの隣接ノードリストは命令0x01により送信することができる。
【００９４】
そのうち、確定ユニット1703は前記受信ユニット1701がルーティング置換情報を受信した後に前記ルーティング置換情報に基づいて前記葉ノードが置換ノードであるかを確定する。そのうち、葉ノードの標識が、ルーティング置換情報が指示している置換ノードの標識と同じであるときに、該葉ノードは置換ノードであると確定する。
【００９５】
そのうち、切り替えユニット1704は前記葉ノードが置換ノードであるときに前記葉ノードをルーティングノードに切り替え、また、ルーティング切り替えプロセスを発起したルーティングノードのアドレスを記録する。
【００９６】
1つの実施方式では、該装置1700はさらに判断ユニット1705を含み、それは、前記切り替えユニット1704が前記葉ノードをルーティングノードに切り替えた後に、ネットワークに変化があるか、又は、ルーティングノードに切り替えられた前記葉ノードのエネルギーが不足しているか、又は、ルーティングノードに切り替えられた前記葉ノードの送信キュー又は受信キューが長すぎるかを判断し、前記切り替えユニット1704は、前記判断ユニット1705の判断結果がはいのときに、ルーティングノードに切り替えられた前記葉ノードを葉ノードに再び切り替え、そして、ルーティング再分配指示情報をフィードバックする。そのうち、該ルーティング再分配指示情報は命令0x03により送信することができる。
【００９７】
本実施例の装置により、葉ノードは、ルーティングノードの選択に基づいて、ルーティングノードに切り替えることができるので、ネットワークロードの均衡を実現し、ネットワークの寿命を延ばすことができる。
【実施例７】
【００９８】
本実施例はルーティングノード切り替え装置を提供し、該装置は無線センサネットワーク中で初期配置されるルーティングノードに応用され得る。該装置が問題を解決する原理は実施例3の方法と同様であるため、その具体的な実施は実施例3の方法の実施を参照することができ、また、内容が同じである記載は省略される。
【００９９】
図18は該装置の構成を示す図である。図18に示すよう、該装置1800はブロードキャストユニット1801、判断ユニット1802、確定ユニット1803、及び切り替えユニット1804を含む。
【０１００】
そのうち、ブロードキャストユニット1801は、前記ルーティングノードの子ノードリスト及び親ノード標識をブロードキャスト送信する。そのうち、該ルーティングノードの子ノードリスト及び親ノード標識は命令0x04により送信することができる。
【０１０１】
そのうち、判断ユニット1802は、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードがあるかを判断する。そのうち、葉ノードがフィードバックした、該葉ノードのメトリック値を含む応答情報を受信した場合、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードがあると確定し、そうない場合、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードがないと確定する。そのうち、該応答情報は命令0x05により送信することができる。
【０１０２】
そのうち、確定ユニット1803は、前記判断ユニット1802がルーティング切り替え条件を満足している葉ノードがあると確定したときに、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードのメトリック値に基づいて、前記ルーティングノードの置換ノードを確定する。そのうち、該確定ユニット1803は、ルーティング切り替え条件を満足している葉ノードのうち、メトリック値が最高である葉ノード、及び／又は、メトリック値が第一閾値よりも大きい葉ノードを前記ルーティングノードの置換ノードとしても良い。
【０１０３】
そのうち、切り替えユニット1804は、前記確定ユニット1803が前記ルーティングノードの置換ノードを確定した後に、前記ルーティングノードを葉ノードに切り替える。
【０１０４】
本実施例では、オプションで、ブロードキャストユニット1801は更に、置換ノードリストを含む確定情報をブロードキャスト送信しても良い。そのうち、該確定情報は命令0x06により送信することができる。該ブロードキャストユニット1801が該情報をブロードキャストした場合、葉ノードは、該置換ノードリストに基づいて、自分が置換ノードになれるかを確定することができ；該ブロードキャストユニット1801が該情報をブロードキャストしない場合、葉ノードは、他の葉ノードのメトリック値をリスニングすることで、自分が置換ノードになれるかを確定することもできる。
【０１０５】
本実施例では、オプションで、前記切り替えユニット1804は、葉ノードに切り替えられた前記ルーティングノードがルーティング再分配指示情報を受信したときに、葉ノードに切り替えられた前記ルーティングノードを再びルーティングノードに切り替える。そのうち、該指示情報は命令0x03により送信することができる。
【０１０６】
本実施例の装置により、ルーティングノードは、自分の置換ノードを選定した後に葉ノードに切り替えることができるため、ネットワークロードの均衡を実現し、ネットワークの寿命を延ばすことができる。
【実施例８】
【０１０７】
本実施例はルーティングノード切り替え装置を提供し、該装置は無線センサネットワーク中で初期配置される葉ノードに応用され得る。該装置が問題を解決する原理は、実施例4の方法と同様であるため、その具体的な実施は実施例4の方法の実施を参照することができ、また、内容が同じである記載は省略される。
【０１０８】
図19は該装置の構成を示す図である。図19に示すように、該装置1900は比較ユニット1901、計算ユニット1902、報告ユニット1903、確定ユニット1904及び切り替えユニット1905を含む。
【０１０９】
そのうち、比較ユニット1901は、前記葉ノードがルーティング切り替え情報を受信した後に、前記葉ノードの隣接ノードリストと、前記ルーティング切り替え情報が指示しているルーティングノードの子ノードリスト及び親ノード標識とを比較する。そのうち、ルーティング切り替え情報は命令0x04により送信することができる。
【０１１０】
そのうち、計算ユニット1902は、前記ルーティングノードの子ノード及び親ノードがすべて前記葉ノードの隣接ノードリストに存在するときに、前記葉ノードのメトリック値を計算する。
【０１１１】
そのうち、報告ユニット1903は、前記計算ユニット1902が計算した前記葉ノードのメトリック値を含む応答情報を報告する。そのうち、該応答情報は命令0x05により送信することができる。
【０１１２】
そのうち、確定ユニット1904は、前記メトリック値に基づいて、前記葉ノードが置換ノードであるかを確定し、又は、受信した、置換ノードリストを含む確認情報に基づいて、前記葉ノードが置換ノードであるかを確定する。そのうち、上述のように、該確認情報を受信した場合、確定ユニット1904は、該確認情報に含まれている置換ノードリストに基づいて、該葉ノードが置換ノードになれるかを確定し、例えば、前記確定ユニット1904は、前記葉ノードが前記置換ノードリストに存在するときに、前記葉ノードが置換ノードであると確定し；該確認情報を受信していない場合、該確定ユニット1904は、該葉ノードがリスニングした他の葉ノードのメトリック値を用い、該メトリック値に基づいて、該葉ノードが置換ノードになれるかを確定し、例えば、前記確定ユニット1904は、前記葉ノードのメトリック値がリスニングした葉ノードのメトリック値の中で最大である場合、又は、前記葉ノードのメトリック値が第一閾値よりも大きい場合、前記葉ノードが置換ノードであると確定する。
【０１１３】
そのうち、切り替えユニット1905は、前記葉ノードが置換ノードであるときに、前記葉ノードをルーティングノードに切り替える。
【０１１４】
本実施例では、オプションで、該装置1900は更に判断ユニット1906を含み、それは、前記葉ノードがルーティングノードに切り替えた後に、ネットワークに変化があるか、又は、ルーティングノードに切り替えられた前記葉ノードのエネルギーが不足しているか、又は、ルーティングノードに切り替えられた前記葉ノードの送信キュー又は受信キューが長すぎるかを判断する。前記切り替えユニット1905は、前記判断ユニット1906の判断結果がはいのときに、ルーティングノードに切り替えられた前記葉ノードを再び葉ノードに切り替え、そして、ルーティング再分配指示情報をフィードバックする。そのうち、該指示情報は命令0x03により送信することができる。
【０１１５】
本実施例の装置により、葉ノードは、ルーティングノードの選択に基づいて、ルーティングノードに切り替えることができるため、ネットワークロードの均衡を実現し、ネットワークの寿命を延ばすことができる。
【実施例９】
【０１１６】
本実施例は無線センサネットワーク中のノードを提供し、該ノードは前述の実施例5〜8の任意の一つの実施例に記載のルーティングノード切り替え装置を含む。実施例5〜8では各装置について既に詳細に説明したため、その内容はここに合併され、また、詳しい記載は省略される。
【０１１７】
図20は本発明の実施例におけるノード2000のシステム構成を示す図である。図20に示すように、該ノード2000は、中央処理装置2001及び記憶装置2002を含んでも良く、記憶装置2002は中央処理装置2001に結合される。なお、該図は例示に過ぎず、他の類型の構造を用いて、該構造に対して補充や代替を行うことで、電気通信機能又は他の機能を実現することもできる。
【０１１８】
1つの実施方式では、ルーティングノード切り替え装置の機能は、中央処理装置2001に集積することができる。実施例5〜8では各装置について既に詳細に説明したので、その内容はここに合併され、また、詳しい記載は省略される。
【０１１９】
もう1つの実施方では、ルーティングノード切り替え装置は、中央処理装置2001と別々で配置されても良く、例えば、ルーティングノード切り替え装置を、中央処理装置2001に接続されるチップとして構成しても良く、また、中央処理装置2001の制御により、ルーティングノード切り替え装置の機能を実現させることもできる。同様に、実施例5〜8では各装置について既に詳細に説明したから、その内容はここに合併され、また、詳しい記載は省略される。
【０１２０】
図20に示すように、該ノード2000は更に通信モジュール2003、入力ユニット2004、音声処理ユニット2005、表示器2006、及び電源2007を含んでも良い。なお、ノード2000は必ずしも図13に示すすべての部品を含む必要がない。また、ノード2000は更に図20に示していない他の部品を含んでも良く、これについては従来技術を参照することができる。
【０１２１】
図20に示すように、中央処理装置2001は、制御器又は操作コントローラと称される場合があり、マイクロプロセッサ又は他の処理器装置及び／又は論理装置を含んでも良く、また、中央処理装置2001は入力を受信し、そして、ノード2000の各部品の操作を制御することができる。
【０１２２】
そのうち、記憶装置2002は例えば、バッファ、フラッシュメモリ、HDD（Hard  Disk  Drive）、移動可能な媒体、揮発性記憶装置、非揮発性記憶装置又は他の適切な装置のうちの一つ又は複数であっても良く、上述の表、命令などに関する情報を記憶することができ、また、関連情報を実行するプログラムを記憶することもできる。また、中央処理装置2001は、該記憶装置2002に記憶されている該プログラムを実行することで、情報の記憶又は処理などを実現することもできる。他の部品の機能は従来技術と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。ノード2000の各部品は、専用ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はその組み合わせにより実現することもでき、これらはすべて本発明の範囲に属する。
【０１２３】
本実施例により、ルーティングノード及び葉ノードは自発的に相互に切り替えることができ、これにより、ネットワークのロードを均衡させ、ネットワークの寿命を延ばすことができる。
【実施例１０】
【０１２４】
本実施例は更に無線センサネットワークを提供し、それは、複数のルーティングノード及び複数の葉ノードを含み、そのうち、該ルーティングノードは、実施例1又は3に記載の方法を実現することができ、即ち、実施例5、7に記載の装置を含み；該葉ノードは、実施例2又は4に記載の方法を実現することができ、即ち、実施例6、8に記載の装置を含む。実施例1〜8ではルーティングノード及び葉ノードの構成及び機能について既に詳細に説明したため、その内容はここにが合併され、また、詳しい説明は省略される。
【０１２５】
本発明の実施例は更にコンピュータ可読プログラムを提供し、そのうち、情報処理装置又はルーティングノード中で前記プログラムを実行するときに、前記プログラムは、コンピュータに、前記情報処理装置又はルーティングノード中で実施例1又は3に記載のルーティングノード切り替え方法を実行させる。
【０１２６】
本発明の実施例は更にコンピュータ可読プログラムを記憶した記憶媒体を提供し、そのうち、前記コンピュータ可読プログラムは、コンピュータに、情報処理装置又はルーティングノード中で実施例1又は3に記載のルーティングノード切り替え方法を実行させる。
【０１２７】
本発明の実施例は更にコンピュータ可読プログラムを提供し、そのうち、情報処理装置又は葉ノード中で前記プログラムを実行するときに、前記プログラムは、コンピュータに、前記情報処理装置又は葉ノード中で実施例2又は4に記載のルーティングノード切り替え方法を実行させる。
【０１２８】
本発明の実施例は更にコンピュータ可読プログラムを記憶した記憶媒体を提供し、そのうち、前記コンピュータ可読プログラムは、コンピュータに、情報処理装置又は葉ノード中で実施例2又は4に記載のルーティングノード切り替え方法を実行させる。
【０１２９】
また、本発明の実施例による装置及び方法などは、ソフトウェアにより実現されても良く、ハードウェアにより実現されてもよく、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現されても良い。また、本発明はこのようなコンピュータ可読プログラムにも関し、即ち、前記プログラムは、ロジック部品により実行されるときに、前記ロジック部品に、上述の装置又は構成要素を実現させることができ、又は、前記ロジック部品に、上述の方法又はそのステップを実現させることもできる。さらに、本発明は上述のプログラムを記憶するための記憶媒体、例えば、ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、DVD、flash  memoryにも関する。
【０１３０】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の技術的範囲に属する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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