[发明专利]一种基于平衡路由和混合传输的方法和装置

说明书

本发明提供了一种基于平衡路由和混合传输的方法和装置，所述方法包括以下步骤：路径更新组件根据当前数据链路信息对每条路径的链路成本进行更新；负载平衡组件平衡当前整个链路网络的负载情况；流量生成组件在每个链路节点根据预设频率收集链路数据以将检测到的流量数据发送到目的地数据宿；最优策略组件通过解析每个节点的最佳路径以最小化最贪婪节点的功耗，使得网络生命周期最大化。通过上述方案可以大大提高网络生命周期，并且可以有效地利用幸存节点的剩余能量。

技术领域

本发明涉及链路网络领域，特别涉及一种基于平衡路由和混合传输的方法和装置。

背景技术

如图1所示，为一个基于簇的WSN(wireless sensor network的简称，即无线传感器网络)路由的示意图，它包含一个数据宿(Sink)和80个簇(cluster)，每个簇头(ClusterHead)管理传感器节点，融合簇中的所有感测数据，并将收集的封包发送到数据宿。为了在簇中均匀地实现电能利用，可选择具有最大剩余电池容量的CH(Cluster Head)。假设节点均匀分布，每个节点的传输距离为R，利用Dijkstra算法确定每个传感器到接收器的最短路径。通过最短路径，每个节点通过转发节点发送感测数据，其中周期性地向目标接收器产生数据封包。假设每条路径中的链路成本相同，则Dijkstra算法根据WSN部署确定从CH到数据宿的所有最短路径。在每个时间间隔中，每个CH间歇地将其感测数据发送到数据宿。

在每个网络操作周期之后，所有节点向编号为41的Sink报告资料，并且这些封包通过SCA上的四个主转发节点转发。因此，每个节点的统计信息由Sink估计，并且每个节点的转发封包的数量由图1中具有不同颜色的四个块产生和显示。这四个块与SCA节点号相关联。根据我们的观察，四个主要SCA节点的平均封包转发速率根本不相等。可以发现，传感器1-36的蓝色块的感测数据主要通过5-14-23-32路径发送到接收器。就转发路径和功率消耗率而言，路由路径的行为在节点32处的功耗率为36，经由节点40和42的功耗率为20。令人惊讶的是，通过节点50的功率消耗率仅保持为4，并且它在SCA中清楚地表现出不公平的转发负载。另外，节点32对节点50的功耗比为9，是功率利用率的高度不平衡。这是因为Dijkstra算法基本上生成第一最短路径作为主路由路径而不考虑能量消耗平衡。

在WSN研究中，网络的生命周期通常被定义为在第一个传感器节点耗尽其电池电量之前的操作次数。理想情况下，当SCA中的节点几乎同时耗尽电源时，WSN可以实现最大的生命周期。这意味着当网络系统无法运行时，SCA中的剩余能量尽可能平衡。然而，由于每个数据传输周期最高功耗的传感器成为确定整个网络的生命周期的瓶颈，因此实现传感器之间的功率使用的均匀分布以延长网络生命周期仍然是一个重大挑战。

发明内容

为此，需要提供一种基于平衡路由和混合传输的技术方案，用以解决在WSN网络中由于传感器之间的功率使用不均匀分布导致网络生命周期延长的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种基于平衡路由和混合传输的装置，所述装置包括路径更新组件、负载平衡组件、流量生成组件和最优策略组件；

所述路径更新组件与负载平衡组件连接，所述负载平衡组件与流量生成组件连接，所述流量生成组件与最优策略组件连接；

所述路径更新组件用于根据当前数据链路信息对每条路径的链路成本进行更新；所述路径是指发送器至接收器的链路信息；

所述负载平衡组件用于平衡当前整个链路网络的负载情况；

所述流量生成组件用于在每个链路节点根据预设频率收集链路数据以将检测到的流量数据发送到目的地数据宿；

所述最优策略组件用于通过解析每个节点的最佳路径以最小化最贪婪节点的功耗，使得网络生命周期最大化；所述最佳路径为所述路径更新组件更新得到的路径。

进一步地，所述路径更新组件用于在各链路节点的相邻节点发生改变时，对该链路节点的路径进行更新。