[发明专利]一种基于增加传输距离和重传的能量优先路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络领域，尤其涉及一种基于增加传输距离和重传的能量优先路由方法。

背景技术

近年来，在无线技术上的发展使得构造ad-hoc(无中心的自组织网络)网络变得可行，并可用于传感器网络进行周围环境条件的检测和监控。在无线传感器网络中，由于每个节点的能量供应是有限的，怎样让节点按某路径发送消息并最大化系统生存期是一个重要的问题。有两种方式解决这个问题。一种是在每一个路由任务中最小化绝对能量消耗；另一种是尽可能将流量均匀的分布在各节点中，来平衡在选择路由路径时的能量消耗。多数情况下，由于更高的能量利用率，第二种方法更可取。实现这个策略最好的算法之一是MREP(Maximum Residual Energy Path，最大剩余能量路径)。

在无线传感器网络路由协议设计方面，以前是使用UDG(unit disk graph，单位圆盘图)通讯模型。在此模型中，两个节点可以在传输半径R(R表示在最大传输能量下，一次传输成功率为100％的最大传输距离)内正确传输消息，如果两个节点距离大于R，则此对节点间不能进行信息传输。

然而，这种简化的模型不能够准确的模拟现实情况中无线传感网络的物理层工作情况。但是LNS(Log-Normal Shadowing，对数正态分布阴影)模型可以很好地模拟现实情况。在此模型中，传输距离R范围内，消息可以一次性准确的传输；超出这个距离，消息只能以小于1.0的概率成功传输，而且距离越大，传输成功概率越小。显然，在UDG模型中，只有传输成功率为1.0的距离才会被作为有效的传输距离。

发明内容

本发明提供了一种基于增加传输距离和重传的能量优先路由方法，本发明通过MREPE、AMREP算法获取带宽值，将最大剩余能量问题转化为瓶颈问题，并且采用改进的迪杰斯特拉算法获得最小成本路径，详见下文描述：

一种基于增加传输距离和重传的能量优先路由方法，所述能量优先路由方法包括以下步骤：

获取由传感器节点作为顶点、传感器路径作为顶点间的有向边、源节点和终止节点组成的有向图；每个顶点有初始能量，每条边与传输成本相关联，采用能量消耗模型表示两个节点间的距离消耗的能量值；

定义数据包能够传输的最大传输距离和最大重传次数；

结合MREPE、AMREP算法获取相邻节点间距离d≤R，以及R＜d≤d_max时的带宽值，并通过改进迪杰斯特拉算法进行最大剩余能量路径的寻找。

所述每条边与传输成本相关联具体为：

其中，传输成本为S_e(S_p,q)，S_e表示沿边e从p到q传输一个包消耗的节点能量。

所述能量消耗模型具体为：

e＝0.1*d²

其中，d表示节点间的传输距离。

其中，结合MREPE和改进迪杰斯特拉算法，获取相邻节点间距离d≤R，以及R＜d≤d_max时的带宽值，并寻找最大剩余能量路径具体为：

在MREPE算法中，根据传输成功率和传输距离的关系计算最大传输距离；

对于n，如果相邻节点间距离满足d≤R，n＝1，则消耗发送节点的能量为E(d)，此时带宽b(x_i,x_i+1)＝E(x_i)-E(d)；并通过改进迪杰斯特拉算法进行最大剩余能量路径的寻找；

当R＜d≤d_max时，根据传输成功率和节点间距离的关系计算传输一次的成功率，再计算出传输次数，此时带宽b(x_i,x_i+1)＝E(x_i)-nE(R)，并通过改进迪杰斯特拉算法进行最大剩余能量路径的寻找。

其中，结合AMREP算法和改进迪杰斯特拉算法，获取相邻节点间距离d≤R，以及R＜d≤d_max时的带宽值，并寻找最大剩余能量路径具体为：

在AMREP算法中，首先执行相邻节点间距离满足d≤R的情况：n＝1，则消耗发送节点的能量为E(d)，此时带宽b(x_i,x_i+1)＝E(x_i)-E(d)；通过改进迪杰斯特拉算法进行最大剩余能量路径的寻找；