[發明專利]基于無線傳感器能量信息的網絡負載平衡方法

無效

• 申請號: 200810222040.5
• 申請日: 2008-09-08
• 公開（公告）號: CN101355517A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 吳威;蘇金釗;劉智武;尚濤
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L12/28
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 賈玉忠;盧紀

1.基于無線傳感器能量信息的網絡負載平衡方法，其特征在于包括能源報告消息轉發和負載匯聚過程兩個部分，其具體步驟如下：

(1)終端用戶通過無線鏈路控制匯聚節點發起能源報告消息的動作，匯聚節點Sink向全網廣播能源報告消息，所述的能源報告消息包括轉發節點的編號、消息類型、剩余能量、能耗比、跳數、時間戳字段；

(2)網絡中的其它節點收到匯聚節點Sink發來的能源報告消息后，更新和維護本地負載轉發表，所述的本地負載轉發表中的每個表項是由轉發節點的編號、消息類型、剩余能量、能耗比、跳數、時間戳字段組成；

(3)根據本地負載轉發表表項中的剩余能量和能耗比計算各轉發表項中的各轉發節點所應承擔的負載分配比例；

(4)根據步驟(3)中計算的負載分配比例，將本地節點的負載按照負載分配比例分別傳送到對應的上層各節點中，并計算各節點需要承擔的負載；

(5)按照上述步驟(2)、(3)、(4)完成本地節點負載的分配后，需要根據能源報告消息中的跳數字段決定是否轉發該消息，只有當本地節點相對轉發節點距離匯聚節點更遠或者和轉發節點互為同層兄弟節點時，才轉發該消息；

(6)若本地節點決定轉發能源報告消息，首先需要用自身能源信息修改消息中的各字段值，然后向除了轉發節點外的所有下層鄰居節點或同層兄弟節點轉發該消息；

(7)節點可能會收到多個鄰居節點發來的能源報告消息，當網絡中的所有節點都收到能源報告消息或一次能源報告周期結束時，停止此消息的轉發；

(8)單個周期內能源報告消息轉發完畢后，反向使用能源報告消息的傳播路徑逐跳地建立從傳感節點到匯聚節點Sink的負載匯聚路由，完成一個周期內傳感數據的收集；

(9)匯聚節點Sink周期性地發起能源報告消息，所有節點重復執行上述步驟(2)一步驟(7)，從而完成傳感數據的分配及其匯聚的過程。

2.根據權利要求1所述的基于無線傳感器能量信息的網絡負載平衡方法，其特征在于：所述步驟(2)中的更新或維護本地負載轉發表，實現維護本地負載轉發表的過程為：

(2.1)轉發表的建立：若本地轉發表中無能源報告消息中轉發節點對應的表項，需要在轉發表的末尾新增加一個條目，并將轉發節點的編號、消息類型、剩余能量、能耗比、跳數、時間戳填入新表項的對應字段；

(2.2)轉發表的更新：若本地轉發表中有能源報告消息中轉發節點對應的表項，且對應表項中的某些字段值發生了改變，需要將此表項更新；

(2.3)轉發表的刪除：若由于無線鏈路失效或超時原因導致轉發表中的此表項不再可用，需要將此表項從轉發表中刪除。

3.根據權利要求1所述的基于無線傳感器能量信息的網絡負載平衡方法，其特征在于：所述步驟(3)中負載分配比例的計算公式為：

w_i＝k1*E_residual-i+k2*R_egyRatio-i

其中：E_residual-i和R_egyratio-i分別為剩余能量和能耗比，節點的能耗比R_egyratio-i通過計算該節點已消耗的能量和已發送的數據量之間的比值得到，k1，k2分別為剩余能量和能耗比對應的系數，可根據實際應用動態調整，i的取值范圍為0≤i≤Num_items，Num_items為轉發表中的表項數。

4.根據權利要求1所述的基于無線傳感器能量信息的網絡負載平衡方法，其特征在于：所述步驟(4)中各節點需要承擔的負載的計算公式如下：

Traffic_i＝w_i*Traffic_total

其中w_i為步驟(3)中計算得到的負載分配比例，Traffic_total為本地節點欲發送到上層節點的總的負載量。

5.根據權利要求1所述的基于無線傳感器能量信息的網絡負載平衡方法，其特征在于：所述步驟(8)負載數據匯聚的過程步驟如下：

(8.1)若節點是位于網絡邊緣的傳感節點，查找本地負載轉發表，將其負載量按照權利要求1步驟(3)和步驟(4)描述的方法分配到多個上層節點或同層兄弟節點中；

(8.2)若節點是位于網絡內部的傳感節點，首先計算來自下層鄰居節點或同層兄弟節點的負載，得到本地節點的負載總量，然后查找本地負載轉發表并按照步驟(3)和步驟(4)描的方法將負載數據分配到多個上層節點或同層兄弟節點中；

(8.3)重復執行步驟(8.1)或步驟(8.2)直到所有數據匯聚到Sink節點和終端主機。