无线传感器网络中基于无线节点资源的通信路由专利申请分析

乔莹

【摘要】 在无线传感器网络体系结构中，网络层的路由技术对无线传感器网络的性能好坏有着重要影响，本文基于该方面的专利申请，经过综合统计归纳，从无线传感器网络中基于节点资源的通信路由技术的几个主要技术分支出发，梳理了技术分支的发展态势。

【关键字】 无线传感器网络 节点 资源 能耗 带宽 路由 路径

一、无线传感器网络中基于无线节点资源的通信路由研究的技术分支详述

笔者发现现有专利申请是基于传统类型的协议进行的多个分支的改进，经过专利统计归纳，无线传感器网络中基于节点资源的通信路由研究主要分为以下四个技术分支，均衡网络能耗的路由、分簇及簇首选择的路由、降低时延的路由、安全可信的路由。

1.1.均衡网络能耗的路由分支

由于我国关于无线传感器网络的研究起步在2009年左右，所以无线传感网路由方面的研究也是如此，利尔达科技有限公司在2010年提出了一种基于连接的无线传感器网络扩散路由算法，申请号为CN201010204302。

随后高等院校也开始这方面的申请，比如有东南大学申请号为CN201210052390、南京大学申请号为CN201210398925的专利申请，并且南京大学的该申请是在分簇网络的基础之上考虑了能量均衡，有效地延长了网络生存时间。

在大量的高等院校和公司的申请同时，也有踊跃的个人申请，比如贺静个人在2012年提出了一种面向无线传感网的能量高效洪泛方法，申请号为CN201210510337，具体涉及一种在无线传感器网络中利用局部范围节点能量次序信息，实现广播树构造方法，使得均衡使用节点能量。

1.2分簇及簇首选择的路由分支

对于该分支，本领域技术人员关注如何在无线传感器网络中更合理的分簇以及利用选择的簇首进行高效的路由。在2012年，中国联合网络通信集团有限公司就如何利用簇首节点进行路由的建立，提出专利申请号为CN201210116856的申请。

随后，国内的科研院校陆续申请了关于更多兼顾网络多种性能的簇首选择路由算法，比如，中国科学院信息工程研究所，考虑了在进行高效路由时如何更好的选择簇首节点并兼顾均衡网络能耗，提出了申请号为CN201210333412的申请。

对于后续的申请量，公司申请也在陆续增加，比如中国联合网络通信集团有限公司又继续针对兼顾网络节点的状态进行基于簇首的路由算法进行了研究并申请了专利，申请号为CN201310633716。

在2012年至2014年，出现了大量的分簇及簇首选择的路由分支的专利申请，国内主要申请人为高等院校与少数公司，比如北京邮电大学、南京邮电大学、上海交通大学以及华为技术有限公司、中国联合网络通信集团有限公司，国外主要申请人为富士通株式会社、北电网络有限公司、英特尔公司。

1.3 降低时延的路由分支

无线传感器网络的某些应用通常对网络的实时性都有较高的要求，因此，在降低时延的路由分支在2010年以来陆续出现了许多专利申请，但是较于分簇及簇首选择的路由分支，该分支的申请量还是处于弱势。

并且该分支的专利申请量较为集中在高等院校，比如宁波城市职业技术学院提出了申请号为CN 201010543262，发明名称为“一种用于无线传感器网络的实时通信路由方法”的专利申请，并已经授权。

分析该分支专利申请量较少的原因为，在其他分支的专利申请多少都涵盖了时延的考虑，因此，通过去重之后的统计分析该技术分支的申请量表现较少，实际上，涉及到时延的路由专利申请量比较多，几乎占据整个无线传感器网络路由的一半以上。

1.4 安全可信的路由分支

无线传感器网络建立安全可信的路由是本领域技术人员关注的重要分支，从2011年开始，逐渐有比较成熟的专利申请，并且大多数申请人涉及高等院校，比如在2012年，申请人重庆邮电大学，提出了基于动态探测的无线传感器网络安全路由的方法，该发明采用逐点验证的方式，显著提高路由安全性，同时显著减少能耗。

2013年山东大学提出一种基于拓扑结构的无线传感网络的新型信任管理系统的信任路由算法，申请号为CN201310148141，它考虑节点安全性对路由选择的影响，依据节点的可信度是否满足约束条件来形成有效路径，更好地保证无线数据通信的安全。

在2013年至2014年涌现了大量的院校申请人，比如中国人民解放军理工大學、西北工业大学等对该分支的路由申请了相关专利。

二、无线传感器网络中基于无线节点资源的通信路由研究的技术分支发展态势

国内无线传感器网络中基于无线节点资源的通信路由研究中上述4种技术分支的专利申请趋势如图1所示。

从图1可以看到，对于均衡网络能耗的路由分支在2008年开始至2014年，连续有较多的申请量，数量最多的集中在2010年至2014年，可见在随着无线传感器网络研究的起步，该技术分支不断得到技术人员的研究与申请。

分簇及簇首选择的路由分支在整个无线传感器网络路由专利申请量中占有重要的比例，表明适合于无线传感器网络的分簇结构，是该技术领域较为常用的网络结构，因此基于该网络结构的路由研发分支一直是本领域申请人较为关注和投入精力较多的技术分支。

降低时延的路由分支在2005年至2014年，每年都持续有申请量，表明该技术分支一直是本领域技术人员关注的领域，尽管每年的申请量不多，但是集中在2011年至2013年，申请人加大了该分支的研究与申请，表明该技术分支渐渐成为申请人的重点关注。

安全可信的路由分支在整体的申请量上还不是很多，技术还不够成熟，但是申请量渐渐集中在2012至2013年，引起了申请人的注意，可能成为今后几年的申请重点分支，可以作为后续专利申请分析的关注方向。

参 考 文 献

[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.