[发明专利]一种基于链路稳定性和能量感知物联网路由修复方法

说明书

技术领域

本发明属于物联网技术领域，尤其涉及一种基于链路稳定性和能量感知物联网路由修复方法。

背景技术

在许多实际应用中，由于物联网节点的移动性、能量的有限性和射频距离的有限性，造成网络拓扑结构的频繁变化，如何选择最佳节点的路由策略和路由维护修复机制等是路由技术的难点问题，现有的物联网路由修复算法都是基于链路故障、先断后接的路由修复方法，缺少预判机制，网络消耗大，数据时延大，网络稳定性差。

由于物联网节点的移动性和能量的有限性等问题，容易造成路由链路的中断，大多路由算法是检测链接失败后，才启动路由修复机制，增加了网络开销、容易造成数据丢失和网络延迟等问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于链路稳定性和能量感知物联网路由修复方法，旨在解决现有的路由算法是检测链接失败后，才启动路由修复机制，增加了网络开销、容易造成数据丢失和网络延迟的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于链路稳定性和能量感知物联网路由修复方法，该基于链路稳定性和能量感知物联网路由修复方法包括：

第一步，根据估算出节点间的链路状态信息和路径的剩余能量信息进行路由预判；

第二步，采用广播请求-应答方式来建立网络路由；

第三步，并以先接后断的方式来替换即将损坏的链路来继续转发数据；

先接后断的方式来替换即将损坏的链路来继续转发数据的具体包括：

步骤一，初始化，设定监控周期T，节点能量阈值E_th，链路稳定阈值S_th；

步骤二，判断节点能量是否大于E_th，链路稳定值是否大于S_th，是，则转到下一级节点，返回步骤二；否，则执行下一步；

步骤三，判断节点是否为中间节点，是，则执行下一步；否，则判断节点是否为源节点，是源节点则继续转发数据直到能量耗尽，不是源节点则转到目的节点，向源节点发送终止信号数据包；

步骤四，向1跳邻居节点发送路由交互信息HLP包，判断接收到路由交互信息HLP包的邻居节点是否存在有效路由；是，则执行下一步；否，则判断检测计时器是否结束，检测计时器结束向源节点发送路径更换请求RCR数据包，检测计时器没有结束，返回到上一级节点，返回步骤二；

步骤五，向发送路由交互信息HLP包的节点返回路由交互信息HLP包并更新其自身的路由表，替换路由，返回步骤一。

进一步，该基于链路稳定性和能量感知物联网路由修复方法的链路稳定性和能量混合模型：

物联网拓扑结构看做一个无向图的网络模型G＝(V,E)，其中V表示一组节点，E表示一组连接节点的边集，P(u,v)＝{P₀,P₁,P₂,…,P_n}是节点u和节点v之间所有可能路径的集合，P_i是节点u和v间的第i条可能路径，i取值为0到n，选择出节点u到节点v的最优路径，

链路稳定性和路径剩余能量的公式如下：

其中，F₁为链路稳定性，F₂为路径剩余能量，e为路径P_i中的节点；S(e)为节点e的稳定度，C(e)为节点e的节点剩余能量；E_i和E_i0分别表示路径P_i的剩余能量和总能量，E_th表示节点的能量阈值。

链路稳定性公式和路径剩余能量公式转化成一个总体的优化公式，该公式提供两个重要参数(w₁和w₂)，其表达式如式(4)所示：

其中w₁和w₂为路径能量和链路稳定值之间的设定的系数，w₁和w₂取值为0到1，且w₁+w₂＝1；

取该目标总和的最大值，用下面公式(5)表示：

MRFact(P_i)＝max{RFact(P₁),RFact(P₂),…,RFact(P_n)}(5)