[发明专利]无线网络中多跳链路质量估计方法及多基站动态切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络技术，具体地涉及无线网络中的多跳链路质量估计及多基站动态切换。

背景技术

近年来，无线网络技术特别是无线传感网技术获得了较快发展，已被广泛应用于工业自动化、物联网、智能家居、无线抄表等多个领域。基于路由交换的路由协议是一种适合于中等规模的无线网络的路由协议，具有能耗较低、可靠性较高的特点。各节点按照该路由协议建立到基站的无线连接，组成具有特定拓扑结构的无线网络。例如，对于无线传感网，在传感器节点的运算、存储、供能受限的背景下，优秀的路由协议是组建稳定可靠、低功耗、寿命长的无线传感器网络的必要条件。

然而，目前针对无线网络提出的基于路由交换的路由协议有以下问题：链路质量估计仅采用链路丢包率作为衡量标准，使得路由协议的能耗均衡性差，即无线网络中各节点的能耗不平衡，靠近簇头的节点的能耗显著高于网络边缘节点的能耗，这降低了网络整体的寿命；路由协议的传输可靠性不够高，在信道环境差的通信环境中传输可靠性得不到保障。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提出针对无线网络的新的多跳链路质量估计方法以及多基站动态切换方法，以改进现有的路由协议。

根据本发明的一种无线网络中多跳链路的质量估计方法包括以下步骤：对于该无线网络中由一个节点及其邻居节点构成的每个单跳链路，根据该节点的剩余电量以及该单跳链路的丢包率来确定该单跳链路的质量估计值；以及对于该无线网络中由多个单跳链路构成的多跳链路，通过将所述多个单跳链路的质量估计值累加而得到该多跳链路的质量估计值。

根据本发明的一种在具有多个基站的无线网络中的多基站动态切换方法包括以下步骤：a)每个基站确定自己到该无线网络中各个节点的各条下行路由的多跳链路质量估计值,并将这些多跳链路质量估计值累加而得到自己的全网链路质量估计值；b)各个基站相互通信，以根据各自的全网链路质量估计值来协商确定具有最优全网链路质量的最优基站；c)该最优基站向该无线网络中所有节点广播信息，宣布自己成为新的上行基站，以使得该无线网络中所有节点将路由切换到该最优基站；以及d)周期性地重复步骤a至c，其中，每个基站通过以下方式确定所述多跳链路质量估计值：对于该基站的每条下行路由中由一个节点及其邻居节点构成的每个单跳链路，根据该节点的剩余电量以及该单跳链路的丢包率来确定该单跳链路的质量估计值；以及对于该基站的每条下行路由的由多个单跳链路构成的多跳链路，通过将所述多个单跳链路的质量估计值累加而得到该多跳链路的质量估计值。

根据本发明，链路质量估计综合采用节点剩余电量与链路丢包率作为衡量标准，能够很好地平衡无线网络中各个节点数据传输的能耗，避免部分节点过快用尽电量，从而延长整个网络的工作寿命。此外，多基站动态切换使得无线网络即使在信道环境差的通信环境中也具有较高的传输可靠性和稳定性，能够有效提高全网数据传输质量。

附图说明

图1是根据本发明的无线网络中多跳链路质量估计方法的流程图；以及

图2是根据本发明的无线网络中多基站动态切换方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明的无线网络中多跳链路的质量估计方法包括以下步骤：对于该无线网络中由一个节点及其邻居节点构成的每个单跳链路，根据该节点的剩余电量以及该单跳链路的丢包率来确定该单跳链路的质量估计值(步骤S11)；以及对于该无线网络中由多个单跳链路构成的多跳链路，通过将所述多个单跳链路的质量估计值累加而得到该多跳链路的质量估计值(步骤S12)。

为了平衡无线网络中各个节点数据传输的能耗，本发明综合采用节点剩余电量与链路丢包率作为单跳链路质量衡量标准。例如，所述单跳链路的质量估计值可以按以下公式计算：

其中，EET_single表示所述单跳链路的能量传输期望值(Energy Expect Transmission)即质量估计值，L表示所述单跳链路的丢包率，E表示所述节点的剩余电量，α是根据所述无线网络的能耗情况而确定的能量影响因子，其取值范围优选为0.5＜α＜3。当然，本发明不限于按公式1来计算单跳链路的质量估计值，本领域技术人员可以想出其它各种变形公式。此外，所述无线网络可以是无线传感网，所述节点可以是传感器节点。