[发明专利]一种低能耗的机会路由候选中继选择算法

权利要求书

1.一种低能耗的机会路由候选中继选择算法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：无线传感器网络模型形式化。

步骤2：形式化从源节点通过机会策略广播数据包到目标节点的路由能耗代价，该代价包含广播链路能耗代价(Anycast link cost，ALC)，剩余链路能耗代价(Remaining pathcost，RAC)以及候选中继节点间协作通信能耗代价(Collaborative Communication Cost，CCC)。

步骤3：寻找最优候选中继集。

步骤4：从总能耗和执行时间两方面对本算法的性能进行分析。

2.根据权利要求1所述的低能耗的机会路由候选中继选择算法，其特征在于：所述步骤2中广播链路能耗代价形式化过程：

现定义广播链路代价为C_uJ表示从u节点向J候选中继集发送一个数据包的代价，其中N(u)是u的一跳邻居节点集。在链路层广播情况下，EAX表示J中至少一个节点接收到数据包的期望传输次数，其表达式为：

其中，P_uJ表示从节点u发送的数据包被J中至少一个节点接收到的概率，p_ui表示节点u和j链路的数据传输正确率。

假设u节点发送libt数据包消耗的能量为Eu，则节点u发送一个数据包至少被J中一个节点接收所期望消耗的能量为

。

3.根据权利要求1所述的低能耗的机会路由候选中继选择算法，其特征在于：所述步骤2中剩余路径能耗代价形式化过程：

剩余路径代价(RPC)表示从候选中继集J中节点u广播一个数据包到目标节点的期望代价即这里假设候选中继集中仅有一个节点转发接收到的数据包。

设C_k表示从节点k到达目标节点的代价，候选中继集J中的节点按照到目标节点的代价进行排序，即C₁＜C₂＜…＜C_|J|。J中每个节点k以概率p_uk接收数据包，剩余路径的能耗代价为

。

4.根据权利要求1所述的低能耗的机会路由候选中继选择算法，其特征在于：所述步骤2中，候选中继集中的节点间保持良好协作通信可有效避免数据重传，但节点间通信会增加所消耗的能量，从而影响从源节点机会路由数据包到目标节点所消耗的能量。由于计算节点间的协作通信能耗比较困难，再加上所有的机会路由都需要协作策略来保证数据传输的正确率。所以在评价该算法时忽略该部分能耗不会对算法的性能对比有大的影响。

综上分析，从源节点u通过其候选中继集J广播数据包到目标节点的路由能耗代价C_u(J)主要由ALC和RPC决定。

。

5.根据权利要求1所述的低能耗的机会路由候选中继选择算法，其特征在于：所述步骤3中寻找最优的候选中继集实现过程为：

设节点u及其邻居节点集N(u)，根据步骤2计算出的每个节点到目标节点的能耗代价，并按代价递增的方式排序即N^*(u)＝{v₁，v₂，...，v_|N(u)|}，若0＜i＜j≤|N(u)|，则C_i＜C_j。借鉴Xufei Mao等人推导出的定理，定理1：节点u的候选中继集J^*一定是N*(u)前缀子集；定理2：若节点k∈N(u)\J^*，且C_k＜C_u(J^*)，则C_k＜C_u(J^*∪{k})＜C_u(J^*)；定理3：若节点k∈N(u)\J^*，且C_k＞C_u(J^*)，则C_u(J^*∪{k})＞C_u(J^*)。

依据上述定理寻找最优的候选中继集思想：首先计算N^*(u)合，然后选择节点k∈N(u)\J^*，若符合定理2，就将k添加到候选中继集，否则不添加；具体实现过程如下：

输入：源节点u，及其N(u)

输出：优化候选集J及C_u(J)

1：SetC_u＝∞，

2：compute and sort in N(u)based onC_u(J)

3：Let N^*(u)＝{v₁，v₂，...，v_|N(u)|}

4：for(i＝1；i≤|N(u)|；i++)do

5：if(C_i＜C_u)then

6：Set J＝J∪i and compute C_u＝C_u(J) 。