[发明专利]一种基于链路稳定性和能量感知物联网路由修复方法

摘要

本发明公开了一种基于链路稳定性和能量感知物联网路由修复方法，根据估算出节点间的链路状态信息和节点的剩余能量信息进行路由预判，采用广播请求‑应答方式来建立网络路由，并以先接后断的方式来替换即将损坏的链路来继续转发数据，提高了路由的稳定性，节约了节点的能量消耗，延长了网络的生命周期。本发明提出了一种基于链路稳定性和能量感知的物联网路由修复方法，建立一种先接后断的路由修复机制，综合路由稳定和节点能量的性能指标，通过周期的检测节点的剩余能量和节点间链路状态信息，主动建立转发数据的替换路由，有效控制了网络开销，提高了数据转发率，延长了网络生存周期，降低了网络延迟，提高了网络的稳定度和路由保持时间。

主权项

一种基于链路稳定性和能量感知物联网路由修复方法，其特征在于，该基于链路稳定性和能量感知物联网路由修复方法包括：第一步，根据估算出节点间的链路状态信息和路径的剩余能量信息进行路由预判；第二步，采用广播请求‑应答方式来建立网络路由；第三步，并以先接后断的方式来替换即将损坏的链路来继续转发数据；所述先接后断的方式来替换即将损坏的链路来继续转发数据具体包括：步骤一，初始化，设定监控周期T，节点能量阈值Eth，链路稳定阈值Sth，所述监控周期T的大小是基于节点的移动性确定；步骤二，判断节点能量是否大于节点能量阈值Eth，链路稳定值是否大于链路稳定阈值Sth，是，则转到下一级节点，返回步骤二；否，则执行下一步；步骤三，判断节点是否为中间节点，是，则执行下一步；否，则判断节点是否为源节点，是源节点则继续转发数据直到能量耗尽，不是源节点则转到目的节点，向源节点发送终止信号数据包；步骤四，向1跳邻居节点发送路由交互信息HLP包，判断接收到路由交互信息HLP包的邻居节点是否存在有效路由；是，则执行下一步；否，则判断检测计时器是否结束，检测计时器结束向源节点发送路径更换请求RCR数据包，检测计时器没有结束，返回到上一级节点，返回步骤二；步骤五，向发送路由交互信息HLP包的节点返回路由交互信息HLP包并更新其自身的路由表，替换路由，返回步骤一；该基于链路稳定性和能量感知物联网路由修复方法的链路稳定性和能量混合模型包括：物联网拓扑结构看做一个无向图的网络模型G＝(V,E)，其中V表示一组节点，E表示一组连接节点的边集，P(u,v)＝{P0,P1,P2，…,Pn}是节点u和节点v之间所有可能路径的集合，Pi是节点u和v间的第i条可能路径，i取值为0到n，选择出节点u到节点v的最优路径；链路稳定性和路径剩余能量的公式如下：F1=Πe∈PiS(e)---(1)]]>F2=Πe∈PiC(e)---(2)]]>C(e)=EiEi0Ei>Eth---(3)]]>其中，F1为链路稳定性，F2为路径剩余能量，e为路径Pi中的节点；S(e)为节点e的稳定度，C(e)为节点e的节点剩余能量；Ei和Ei0分别表示路径Pi的剩余能量和总能量，Eth表示节点的能量阈值；链路稳定性公式和路径剩余能量公式转化成一个总体的优化公式，该公式提供两个重要参数(w1和w2)，其表达式如式(4)所示：RFact(Pi)=w1F1+w2F2=w1Πe∈PiS(e)+w2Πe∈PiC(e)---(4)]]>其中w1和w2为路径能量和链路稳定值之间的设定的系数，w1和w2取值为0到1，且w1+w2＝1；取该目标总和的最大值，用下面公式(5)表示：MRFact(Pi)＝max{RFact(P1),RFact(P2),…，RFact(Pn)} (5)路径在接收数据分组信息时，根据公式(1)和公式(2)分别计算出链路的稳定值和路径的剩余能量，然后利用公式(5)选取最优路径，来完成路由的选定；所述路由预判具体方法包括：步骤一，首先判断接收路由发现请求消息RREQ的节点中是否存在到达目的节点的有效路由，若存在建立链路；步骤二，根据公式(1)和公式(2)分别计算出接收路由发现请求消息RREQ节点的路径剩余能量和接收路由发现请求消息RREQ节点和发送路由发现请求消息RREQ节点间的链路稳定值；步骤三，判断接收节点的路径剩余能量和接收路由发现请求消息RREQ节点和发送路由发现请求消息RREQ节点间的链路稳定值是否大于阈值，若小于阈值，则放弃该节点；步骤四，若大于阈值，在发送路由发现请求消息RREQ节点中记录满足条件的节点及路径信息，并根据公式(4)和公式(5)选择最优节点转发路由发现请求消息RREQ包；步骤五，返回到步骤一，继续执行，直到建立路由。