喬瑩

【摘要】 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)層的路由技術(shù)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能好壞有著重要影響，本文基于該方面的專利申請，經(jīng)過綜合統(tǒng)計歸納，從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于節(jié)點(diǎn)資源的通信路由技術(shù)的幾個主要技術(shù)分支出發(fā)，梳理了技術(shù)分支的發(fā)展態(tài)勢。

【關(guān)鍵字】 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn) 資源 能耗 帶寬 路由 路徑

一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于無線節(jié)點(diǎn)資源的通信路由研究的技術(shù)分支詳述

筆者發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有專利申請是基于傳統(tǒng)類型的協(xié)議進(jìn)行的多個分支的改進(jìn)，經(jīng)過專利統(tǒng)計歸納，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于節(jié)點(diǎn)資源的通信路由研究主要分為以下四個技術(shù)分支，均衡網(wǎng)絡(luò)能耗的路由、分簇及簇首選擇的路由、降低時延的路由、安全可信的路由。

1.1.均衡網(wǎng)絡(luò)能耗的路由分支

由于我國關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究起步在2009年左右，所以無線傳感網(wǎng)路由方面的研究也是如此，利爾達(dá)科技有限公司在2010年提出了一種基于連接的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)散路由算法，申請?zhí)枮镃N201010204302。

隨后高等院校也開始這方面的申請，比如有東南大學(xué)申請?zhí)枮镃N201210052390、南京大學(xué)申請?zhí)枮镃N201210398925的專利申請，并且南京大學(xué)的該申請是在分簇網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上考慮了能量均衡，有效地延長了網(wǎng)絡(luò)生存時間。

在大量的高等院校和公司的申請同時，也有踴躍的個人申請，比如賀靜個人在2012年提出了一種面向無線傳感網(wǎng)的能量高效洪泛方法，申請?zhí)枮镃N201210510337，具體涉及一種在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中利用局部范圍節(jié)點(diǎn)能量次序信息，實(shí)現(xiàn)廣播樹構(gòu)造方法，使得均衡使用節(jié)點(diǎn)能量。

1.2分簇及簇首選擇的路由分支

對于該分支，本領(lǐng)域技術(shù)人員關(guān)注如何在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中更合理的分簇以及利用選擇的簇首進(jìn)行高效的路由。在2012年，中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司就如何利用簇首節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由的建立，提出專利申請?zhí)枮镃N201210116856的申請。

隨后，國內(nèi)的科研院校陸續(xù)申請了關(guān)于更多兼顧網(wǎng)絡(luò)多種性能的簇首選擇路由算法，比如，中國科學(xué)院信息工程研究所，考慮了在進(jìn)行高效路由時如何更好的選擇簇首節(jié)點(diǎn)并兼顧均衡網(wǎng)絡(luò)能耗，提出了申請?zhí)枮镃N201210333412的申請。

對于后續(xù)的申請量，公司申請也在陸續(xù)增加，比如中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司又繼續(xù)針對兼顧網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行基于簇首的路由算法進(jìn)行了研究并申請了專利，申請?zhí)枮镃N201310633716。

在2012年至2014年，出現(xiàn)了大量的分簇及簇首選擇的路由分支的專利申請，國內(nèi)主要申請人為高等院校與少數(shù)公司，比如北京郵電大學(xué)、南京郵電大學(xué)、上海交通大學(xué)以及華為技術(shù)有限公司、中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司，國外主要申請人為富士通株式會社、北電網(wǎng)絡(luò)有限公司、英特爾公司。

1.3 降低時延的路由分支

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的某些應(yīng)用通常對網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時性都有較高的要求，因此，在降低時延的路由分支在2010年以來陸續(xù)出現(xiàn)了許多專利申請，但是較于分簇及簇首選擇的路由分支，該分支的申請量還是處于弱勢。

并且該分支的專利申請量較為集中在高等院校，比如寧波城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院提出了申請?zhí)枮镃N 201010543262，發(fā)明名稱為“一種用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時通信路由方法”的專利申請，并已經(jīng)授權(quán)。

分析該分支專利申請量較少的原因?yàn)?，在其他分支的專利申請多少都涵蓋了時延的考慮，因此，通過去重之后的統(tǒng)計分析該技術(shù)分支的申請量表現(xiàn)較少，實(shí)際上，涉及到時延的路由專利申請量比較多，幾乎占據(jù)整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由的一半以上。

1.4 安全可信的路由分支

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)建立安全可信的路由是本領(lǐng)域技術(shù)人員關(guān)注的重要分支，從2011年開始，逐漸有比較成熟的專利申請，并且大多數(shù)申請人涉及高等院校，比如在2012年，申請人重慶郵電大學(xué)，提出了基于動態(tài)探測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全路由的方法，該發(fā)明采用逐點(diǎn)驗(yàn)證的方式，顯著提高路由安全性，同時顯著減少能耗。

2013年山東大學(xué)提出一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的新型信任管理系統(tǒng)的信任路由算法，申請?zhí)枮镃N201310148141，它考慮節(jié)點(diǎn)安全性對路由選擇的影響，依據(jù)節(jié)點(diǎn)的可信度是否滿足約束條件來形成有效路徑，更好地保證無線數(shù)據(jù)通信的安全。

在2013年至2014年涌現(xiàn)了大量的院校申請人，比如中國人民解放軍理工大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等對該分支的路由申請了相關(guān)專利。

二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于無線節(jié)點(diǎn)資源的通信路由研究的技術(shù)分支發(fā)展態(tài)勢

國內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于無線節(jié)點(diǎn)資源的通信路由研究中上述4種技術(shù)分支的專利申請趨勢如圖1所示。

從圖1可以看到，對于均衡網(wǎng)絡(luò)能耗的路由分支在2008年開始至2014年，連續(xù)有較多的申請量，數(shù)量最多的集中在2010年至2014年，可見在隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的起步，該技術(shù)分支不斷得到技術(shù)人員的研究與申請。

分簇及簇首選擇的路由分支在整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由專利申請量中占有重要的比例，表明適合于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分簇結(jié)構(gòu)，是該技術(shù)領(lǐng)域較為常用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此基于該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的路由研發(fā)分支一直是本領(lǐng)域申請人較為關(guān)注和投入精力較多的技術(shù)分支。

降低時延的路由分支在2005年至2014年，每年都持續(xù)有申請量，表明該技術(shù)分支一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員關(guān)注的領(lǐng)域，盡管每年的申請量不多，但是集中在2011年至2013年，申請人加大了該分支的研究與申請，表明該技術(shù)分支漸漸成為申請人的重點(diǎn)關(guān)注。

安全可信的路由分支在整體的申請量上還不是很多，技術(shù)還不夠成熟，但是申請量漸漸集中在2012至2013年，引起了申請人的注意，可能成為今后幾年的申請重點(diǎn)分支，可以作為后續(xù)專利申請分析的關(guān)注方向。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] Ma Chaw Mon Thein.et al An Energy Efficient Cluster-Head Selection for Wireless Sensor Networks [C].Intelligent Systems， Modelling and Simulation， 2010： 287 - 291.