[發明專利]基于勢能場的能量平衡的路由方法

有效

• 申請號: 201010596431.0
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102076049A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 任豐原;程鵬;何滔
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

1.一種基于勢能場的能量平衡的路由方法，其特征在于，該方法包括步驟：

S1.初始化節點，設置路由狀態為正常，終端深度為0，其余節點深度為+∞，檢測節點自身能量并存儲在能量表中，接收來自終端或鄰居節點的信息包；

S2.解析接收到的信息包，若接收到的信息包為非確認路由環路的更新信息包且非數據包，則執行步驟S3，若接收到的信息包為確認路由環路的更新信息包或數據包，則執行步驟S5；

S3.根據接收到的所述更新信息包，更新節點自身的深度表、能量密度表及能量表，若節點自身的深度以及能量密度沒有改變，則返回步驟S2，否則，執行步驟S4；

S4.廣播節點自身的更新信息包，并返回步驟S2；

S5.根據節點自身的深度表、能量密度表及能量表，計算鄰居節點勢能差，選擇勢能差最大的節點作為下一跳節點；

S6.根據選擇的下一跳節點的深度，確認最終下一跳節點，并發送所述確認路由環路的更新信息包或數據包至所述最終下一跳節點，并返回步驟S2。

2.如權利要求1所述的基于勢能場的能量平衡的路由方法，其特征在于，所述深度表、能量密度表及能量表分別存有每個節點自身及其鄰居節點的深度、能量密度及剩余能量信息。

3.如權利要求1所述的基于勢能場的能量平衡的路由方法，其特征在于，在步驟S1后、步驟S2之前還包括步驟：

若在兩個設定的最大更新間隔內沒有收到來自鄰居節點的更新信息包，則判定對應的鄰居節點失效，去除節點自身的深度表、能量密度表及能量表中所述對應的鄰居節點的信息，并更新節點自身的能量密度。

4.如權利要求1所述的基于勢能場的能量平衡的路由方法，其特征在于，在步驟S1后，步驟S2之前還包括步驟：

若節點自身的能量消耗超過其剩余能量的1％時，檢測節點自身的剩余能量，更新節點自身的能量信息，并執行步驟S4。

5.如權利要求1所述的基于勢能場的能量平衡的路由方法，其特征在于，在步驟S2中還包括步驟：

若在設定的最小更新間隔內，接收到的信息包在緩沖區內的隊列長度增加了緩沖區大小的20％時，將路由狀態變為警告環路，啟動警告計時器，并執行步驟S6。

6.如權利要求5所述的基于勢能場的能量平衡的路由方法，其特征在于，若所述警告計時器計時超過3倍深度個設定的最大更新間隔時，關閉所述警告計時器，將路由狀態變為正常，并重新執行步驟S2。

7.如權利要求6所述的基于勢能場的能量平衡的路由方法，其特征在于，步驟S5后、步驟S6前還包括步驟：

S5.1若所述確認路由環路的更新信息包或數據包的原始地址為節點自身的ID或者其源地址為選擇的下一跳節點ID，則關閉警告計時器，開啟發現環路計時器，將路由狀態變為發現環路，并重新執行步驟S5，否則執行步驟S6。

8.如權利要求7所述的基于勢能場的能量平衡的路由方法，其特征在于，若發現環路計時器超過6倍深度個設定的最大更新間隔時，關閉所述發現環路計時器，將路由狀態變為正常，并重新執行步驟S2。

9.如權利要求7所述的基于勢能場的能量平衡的路由方法，其特征在于，步驟S6進一步包括：

S6.1若選擇的下一跳節點的深度小于節點本身深度或其他鄰居節點深度，則執行步驟S6.2，否則，選擇勢能差次最大的節點作為選擇的下一跳節點，關閉發現環路計時器，將路由狀態變為正常，并返回步驟S5.1；

S6.2以選擇的下一跳節點作為最終下一跳節點，發送所述確認路由環路的更新信息包或數據包至所述最終下一跳節點，并返回步驟S2。

10.如權利要求1所述的基于勢能場的能量平衡的路由方法，其特征在于，步驟S3進一步包括：

S3.1若節點自身的深度大于對應的鄰居節點的深度加1，則更新節點自身的深度信息；

S3.1若所述對應節點的剩余能量改變，則更新節點自身的能量密度信息；

S3.3若節點自身的深度、能量密度均沒有改變，則返回步驟S2，否則執行步驟S4。

11.如權利要求1所述的基于勢能場的能量平衡的路由方法，其特征在于，若節點在設定的最大更新間隔內沒有廣播自身的更新信息包，則執行步驟S4。

12.如權利要求9所述的基于勢能場的能量平衡的路由方法，其特征在于，所述勢能差的計算公式為：

U_m(i，j，t)＝(1-α-β)U′_d(i，j)+αU′_ed(i，j，t)+βU′_e(i，j，t)

其中，U_m(i，j，t)為勢能差，0≤α≤1，0≤β≤1且0≤α+β≤1，α和β分別表明能量密度勢能場和剩余能量勢能場對于路由決定的權重，U′_d(i，j)、U′_e(i，j，t)、U′_ed(i，j，t)分別表示每單位深度勢能的勢能差、每單位剩余能量勢能的勢能差、以及每單位能量密度勢能的勢能差，

Ud′(i,j)=1-1φd(i,j),φd(i,j)≥1φd(i,j)-1,0≤φd(i,j)<1,]]>

Ue′(i,j,t)=1-1φe(i,j,t),φe(i,j,t)≥1φe(i,j,t)-1,0≤φe(i,j,t)<1,]]>

Ued′(i,j,t)=1-1φed(i,j,t),φed(i,j,t)≥1φed(i,j,t)-1,0≤φed(i,j,t)<1,]]>

φd(i,j)=Vd(j)Vd(i),]]>φe(i,j,t)=E(j,t)E(i,t),]]>φed(i,j,t)=Ved(j,t)Ved(i,t),]]>

d_i表示節點i的深度，d_j表示節點j的深度；

V_e(i，t)＝E(i，t)，V_e(i，t)是節點i在時間t時的能量勢能，而E(i，t)是節點i在時間t時的剩余能量，V_e(j，t)＝E(j，t)，V_e(j，t)是節點j在時間t時的能量勢能，而E(j，t)是節點j在時間t時的剩余能量；

V_ed(i，t)＝ED(i，t)，V_ed(j，t)＝ED(j，t)，V_ed(i，t)是節點i在時間t時的能量密度勢能，V_ed(j，t)是節點j在時間t時的能量密度勢能，ED(i，t)是節點i在時間t時的能量密度，ED(j，t)是節點j在時間t時的能量密度。