無線傳感器網絡中基于無線節點資源的通信路由專利申請分析

喬瑩

【摘要】 在無線傳感器網絡體系結構中，網絡層的路由技術對無線傳感器網絡的性能好壞有著重要影響，本文基于該方面的專利申請，經過綜合統計歸納，從無線傳感器網絡中基于節點資源的通信路由技術的幾個主要技術分支出發，梳理了技術分支的發展態勢。

【關鍵字】 無線傳感器網絡 節點 資源 能耗 帶寬 路由 路徑

一、無線傳感器網絡中基于無線節點資源的通信路由研究的技術分支詳述

筆者發現現有專利申請是基于傳統類型的協議進行的多個分支的改進，經過專利統計歸納，無線傳感器網絡中基于節點資源的通信路由研究主要分為以下四個技術分支，均衡網絡能耗的路由、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.均衡網絡能耗的路由分支

由于我國關于無線傳感器網絡的研究起步在2009年左右，所以無線傳感網路由方面的研究也是如此，利爾達科技有限公司在2010年提出了一種基于連接的無線傳感器網絡擴散路由算法，申請號為CN201010204302。

隨后高等院校也開始這方面的申請，比如有東南大學申請號為CN201210052390、南京大學申請號為CN201210398925的專利申請，并且南京大學的該申請是在分簇網絡的基礎之上考慮了能量均衡，有效地延長了網絡生存時間。

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的能量高效洪泛方法，申請號為CN201210510337，具體涉及一種在無線傳感器網絡中利用局部范圍節點能量次序信息，實現廣播樹構造方法，使得均衡使用節點能量。

1.2分簇及簇首選擇的路由分支

對于該分支，本領域技術人員關注如何在無線傳感器網絡中更合理的分簇以及利用選擇的簇首進行高效的路由。在2012年，中國聯合網絡通信集團有限公司就如何利用簇首節點進行路由的建立，提出專利申請號為CN201210116856的申請。

隨后，國內的科研院校陸續申請了關于更多兼顧網絡多種性能的簇首選擇路由算法，比如，中國科學院信息工程研究所，考慮了在進行高效路由時如何更好的選擇簇首節點并兼顧均衡網絡能耗，提出了申請號為CN201210333412的申請。

對于后續的申請量，公司申請也在陸續增加，比如中國聯合網絡通信集團有限公司又繼續針對兼顧網絡節點的狀態進行基于簇首的路由算法進行了研究并申請了專利，申請號為CN201310633716。

在2012年至2014年，出現了大量的分簇及簇首選擇的路由分支的專利申請，國內主要申請人為高等院校與少數公司，比如北京郵電大學、南京郵電大學、上海交通大學以及華為技術有限公司、中國聯合網絡通信集團有限公司，國外主要申請人為富士通株式會社、北電網絡有限公司、英特爾公司。

1.3 降低時延的路由分支

無線傳感器網絡的某些應用通常對網絡的實時性都有較高的要求，因此，在降低時延的路由分支在2010年以來陸續出現了許多專利申請，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，比如寧波城市職業技術學院提出了申請號為CN 201010543262，發明名稱為“一種用于無線傳感器網絡的實時通信路由方法”的專利申請，并已經授權。

分析該分支專利申請量較少的原因為，在其他分支的專利申請多少都涵蓋了時延的考慮，因此，通過去重之后的統計分析該技術分支的申請量表現較少，實際上，涉及到時延的路由專利申請量比較多，幾乎占據整個無線傳感器網絡路由的一半以上。

1.4 安全可信的路由分支

無線傳感器網絡建立安全可信的路由是本領域技術人員關注的重要分支，從2011年開始，逐漸有比較成熟的專利申請，并且大多數申請人涉及高等院校，比如在2012年，申請人重慶郵電大學，提出了基于動態探測的無線傳感器網絡安全路由的方法，該發明采用逐點驗證的方式，顯著提高路由安全性，同時顯著減少能耗。

2013年山東大學提出一種基于拓撲結構的無線傳感網絡的新型信任管理系統的信任路由算法，申請號為CN201310148141，它考慮節點安全性對路由選擇的影響，依據節點的可信度是否滿足約束條件來形成有效路徑，更好地保證無線數據通信的安全。

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

二、無線傳感器網絡中基于無線節點資源的通信路由研究的技術分支發展態勢

國內無線傳感器網絡中基于無線節點資源的通信路由研究中上述4種技術分支的專利申請趨勢如圖1所示。

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

分簇及簇首選擇的路由分支在整個無線傳感器網絡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絡的分簇結構，是該技術領域較為常用的網絡結構，因此基于該網絡結構的路由研發分支一直是本領域申請人較為關注和投入精力較多的技術分支。

降低時延的路由分支在2005年至2014年，每年都持續有申請量，表明該技術分支一直是本領域技術人員關注的領域，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，表明該技術分支漸漸成為申請人的重點關注。

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分支，可以作為后續專利申請分析的關注方向。

參 考 文 獻

[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.