[发明专利]应用于环境反向散射无线传感器网络的鲁棒伺机路由协议

说明书

本发明涉及无线传感器网络领域，具体涉及一种应用于环境反向散射无线传感器网络的鲁棒伺机路由协议，该协议根据环境射频信号强度及无线传感器节点剩余能量设置鲁棒路由指标；根据鲁棒路由指标建立原始路径；在原始路径的基础上每一跳选择当前状态下具有最大复合指标值的节点作为转发节点。该协议基于环境反向散射无线传感器网络，设计鲁棒伺机路由协议，解决因间歇式反向散射通信造成的无法控制的延迟和环境信号波动较大时导致的频繁的路径中断问题。考虑由多个节点组成的集合共同作用，同时利用伺机路由的方式，能够实时的跟踪当前环境信号及节点能量的变化，由此选择出当前状态下最优的转发节点。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，具体而言，涉及一种应用于环境反向散射无线传感器网络的鲁棒伺机路由协议。

背景技术

无线传感器设备已被广泛部署到各类应用场景中，例如健康监护、智能控制、智能家居、环境监测等。它们将在未来构建智慧生活、智慧城市和智慧行业中发挥关键性作用。但是，无线传感器设备也常常因充电或重新部署而成本高昂或难以实行，特别是在一些敌对环境或嵌入式医疗系统中。因此，如何让体型微小、数量庞大的无线传感器设备可持续性的工作成为关键问题。目前从周围环境中获取能量的方式被广泛采用。

近年来，反向散射通信因极低的功耗而被作为一项非常有前景的技术引入到功率受限的无线网络中。与传统无线电设备需要依靠自身产生的载波信号进行通信不同，反向散射设备通过反射射频信号来传递信息，并且通常仅消耗几微瓦功率。然而射频能量收集技术通常可提供高达数百微瓦的功率。这意味着反向散射设备可以完全依靠无线功率传输或射频能量收集技术来维持。鉴于射频能量收集和反向散射通信在能量方面的优势，研究具有反向散射通信功能的射频供能无线网络是很有意义的。然而该网络也存在诸多研究挑战：首先，由于环境射频信号的波动性，很难保证该混合无线网络传输的可靠性；其次，反向散射的传输距离短和能量收集过程中不可预测的中断导致的能量受限，使得大规模网络的部署需要利用多跳通信来进行，但间歇式反向散射通信会造成无法控制的延迟和频繁的路径中断。因此，针对多跳环境反向散射无线传感器网络设计鲁棒路由协议是迫切需要的。

发表于IEEE Globecom 2017国际会议文章《Robust Cooperative Routing forAmbient Backscatter Wireless Sensor Networks》通过反向散射传感器节点的相互协作来降低路由中断的概率，提出为每一条既定路径构建一条伴随路径。但该技术仅依据以往信息考虑了单个节点的状况，可替代路径限定为一条伴随路径。由于该路径的建立在一开始时确定，当环境射频信号波动较大时，则不能实时有效的跟踪环境信号及节点能量的变化，且一条伴随路径的保障性低。

发明内容

本发明实施例提供了一种应用于环境反向散射无线传感器网络的鲁棒伺机路由协议，以至少解决环境射频信号波动较大时导致路径保障性低的技术问题。

根据本发明的实施例，提供了一种应用于环境反向散射无线传感器网络的鲁棒伺机路由协议，包括以下步骤：

根据环境射频信号强度及无线传感器节点剩余能量设置鲁棒路由指标；

根据鲁棒路由指标建立原始路径；

在原始路径的基础上每一跳选择当前状态下具有最大复合指标值的节点作为转发节点。

进一步地，根据环境射频信号强度及无线传感器节点剩余能量设置鲁棒路由指标包括：

每个节点获取一段时间内自身状态信息；

根据获取的状态信息计算中断概率β_i以及传输速率C_i，然后与邻接节点交换中断概率信息及各自的邻接节点信息，对鲁棒路由指标进行初始化。

进一步地，节点的自身状态信息包括：接收的信号功率强度、能量存储状态以及信道状态信息；