[发明专利]无线传感器网络中基于链路多特征值的多路径路由建立方法

摘要

本发明涉及一种无线传感器网络中基于链路多特征值的多路径路由建立方法，其方法是：当从目的节点向源节点发送“兴趣”数据包时，根据网络链路中的三个特征值——能量消耗、延时和带宽，给每条路径赋予一定的选择概率，从而建立起梯度表。当从源节点向目的节点发送探测数据包时，每次选择概率最高的邻居节点作为下一跳的节点；若当概率最高的邻居节点拒绝接收数据包，则选择概率次高的邻居节点作为下一跳的节点，直到到达目的节点为止。最后，目的节点向源节点发送不同等级的加强信号，从而建立起了从源节点到目的节点的多条路径，使得数据总能在链路性能较优的多路径中传输。本发明延长了网络的生存周期，提高传输的可靠性和实现负载均衡。

主权项

1、一种无线传感器网络中基于链路多特征值的多路径路由建立方法，具体方法是：步骤一：目的节点构造一个“兴趣”数据包，并将该数据包广播给所有的邻居节点，在数据包的最后添加了一个代价(cost)域，表示节点的代价，在初始化的时候，初始为0；步骤二：“兴趣”数据包在中间节点转发，当节点ni转发给节点nj时，根据链路中的三个特征值-能量消耗，延时和带宽，节点nj按公式(1)和(3)，计算出该路径的通信代价cost(nj，ni)，并且将节点ni加入到nj的梯度表：$\cos t\left(e(i,j)\right)=\frac{\alpha \times \mathrm{energy}\left(e(i,j)\right)+\beta \times \mathrm{delay}\left(e(i,j)\right)}{\gamma \times \mathrm{bandwidth}\left(e(i,j)\right)}(\alpha ,\beta ,\gamma \in R)---\left(1\right)cost(nj，ni)＝cost(ni)+cost(e(i，j))(3)其中：e(i，j)表示节点ni与nj之间的路径、R为正实数集、能量消耗函数energy(e(i，j))、延迟函数delay(e(i，j))、带宽函数bandwidth(e(i，j))、链路通信代价函数cost(e(i，j))、节点代价函数cost(n)、\alpha 、\beta 和\gamma 分别代表链路中相应特征值的权重；步骤三：节点nj按公式(4)，采用一种加权平均的方式，计算出节点nj到达目的节点的代价cost(nj)，并且用cost(nj)的值来更新“兴趣”数据包中的代价(cost)域，将更新后的数据包继续广播给其它的邻居节点，判断是否到达源节点，若没有达到，则重复步骤二：$ \cos t\left(n_j\right)=\underset{k}{\Sigma }P(n_j,n_k)\times \cos t(n_j,n_k)---\left(4\right)其中P(nj，ni)代表从nj的k个备选节点中选择ni作为下一个邻居节点的概率；cost(nj，ni)代表节点nj转发数据经由节点ni路径到达目的节点的通信代价；cost(nj)代表经过k个备选节点到达目的节点代价的平均值；步骤四：源节点收到“兴趣”数据包，然后发送探测数据包，以便多路径的建立；步骤五：中间节点收到探测数据包，从它的梯度表中选择概率最高的一个节点作为下一跳的邻居节点，并将探测数据包转发给它，如果概率最高的下一跳邻居节点拒绝接收该探测数据包，它将回复一个拒绝消息，那么梯度表中概率次大的节点将被选择作为下一跳的邻居节点，并将探测数据包转发给它，重复该过程，直到到达目的节点；步骤六：如果目的节点从m条路径中都获得了探测数据包，采用不同的加强等级来加强这m条路径，从而从源节点到目的节点就有m条路径被建立进行数据传输，而完成多路径路由的建立。$$