[发明专利]一种基于链路生存时间和能耗预测的多路径路由方法

说明书

一种基于链路生存时间和能耗预测的多路径路由方法，属于物联网领域，多路径路由协议的提出，节省了路由发现的开销。LLECP‑AOMDV方法在路由发现阶段，根据能量水平进行分级处理，当节点能量低于阈值时，不再参与路由发现过程。根据路由链路的生存时间和路径的最小能耗选择优先权较高的路径进行数据传输。在路由维护阶段，通过HELLO包的发送，动态更新优先权。与AOMDV，AOMR‑LV和FF‑AOMDV三种方法相比，LLECP‑AOMDV方法提高了网络的生存时间，降低了能量消耗，降低了平均端到端时延。

技术领域

本发明属于物联网领域，具体涉及一种基于链路生存时间和能耗预测的多路径路由方法。

背景技术

移动Ad hoc网络(Mobile Ad hoc Network,MANET)是一种自我组织、自我配置和自我维护的移动主机的集合，它是一种不依赖任何基础设施或中央管理的无线网络，在战场、紧急救灾和民用等领域中发挥着巨大潜能。与有线网络相比，动态拓扑、不稳定的链路、有限的能量以及缺乏固定基础设施是MANET的特征。在MANET中，每个节点既是主机又是路由器，其计算能力，存储容量，通信能力和电池电量是有限的。这些特性给路由协议设计带来了极大的挑战。路由是一种选择网络传输路径的过程，它的作用是发现最佳路由并将数据包从源节点传输到目标节点。因此，路由选择在无线通信中发挥着至关重要的作用。

在MANET中，随着电池能量的耗尽，链路就会断开，移动节点的能量影响着网络的生命周期，对于延长网络的生命周期和保证网络的连通，路由协议应该考虑到移动节点的能量。当节点移动时，拓扑发生变化，已经建立的链路有断开的可能，传统的最短路由算法需要用其他已有链路代替原有的链路或者重启路由发现。为了解决节点移动引起的链路失败，当选择路由时，路由协议还需要考虑到链路的稳定。

与传统单路径路由协议相比，多路径路由可以通过流量转移到其它路径来减少网络拥塞，从而提高网络的利用率并且使网络负载均衡，有效的提高了网络的可靠性。Ad HocOn-demand Multipath Distance Vector Routing(AOMDV)是在Ad hoc On-demandDistance Vector Routing(AODV)路由协议的基础上改进的多路径协议。在AOMDV协议中，在路径选择时，仅考虑跳数参数，忽略了路径的稳定性，有可能使得选择的路径虽然具有最小的跳数，但距离或者能量消耗的较多，增加了链路断开的可能。

在AOMDV的路由发现过程中，存在两方面的问题：1)大多方法没有考虑到节点的剩余能量，增加了低能节点的能耗，使得发现的路由可能很早断开。2)由于网络中节点的移动，链路容易断裂。因此，针对上述两方面的问题，基于链路生存时间和能耗预测的多路径路由方法的提出，对于路由发现和路由选择阶段进行优化改进，使得网络负载均衡，延长网络的生存时间。

发明内容

本发明的目的是解决MANET中网络生存时间短、能量消耗大以及平均端到端时延长等问题，提供一种基于链路生存时间和能耗预测的多路径路由方法。MANET中节点的计算能力、存储容量、通信能力和电量是有限的。因而通过两个方面对其进行改进，在路由发现阶段，提出能量水平分级处理，路由选择时尽可能选择处于高能状态的节点，并且设计路径优先权，选择优先权较高的路径进行传输。在路由维护阶段，通过发送HELLO包，动态更新优先权。通过实验仿真对比与真实场景测试，与其他方法相比，本方法减少了节点之间的端到端时延、降低了网络能耗、提高了数据包的递交率、延长了网络的生命周期以及提高了网络的综合效率，具有一定的实用价值。

本发明的基于链路生存时间和能耗预测的多路径路由方法，主要包括如下关键步骤：

第1、在多路径路由协议中的路由发现阶段，综合考虑节点的剩余能量，路径传输数据的消耗，路径的稳定性，设计优先路径选择策略：

第1.1、在路由路径选择时，考虑节点的能量消耗，建立节点能量消耗模型；