[發(fā)明專利]無線傳感網(wǎng)絡基于節(jié)點負載均衡的分布式路由方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210063110.3
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN102595505A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 黃劉生;郭偉杰;謝杰濤;徐宏力
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學技術大學蘇州研究院
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W40/24
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

1.?一種無線傳感網(wǎng)絡基于節(jié)點負載均衡的分布式路由方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

（1）所有節(jié)點按周期T₁發(fā)送路由廣播報文，將節(jié)點自身的路由信息發(fā)送給鄰居節(jié)點；

（2）節(jié)點根據(jù)接收到的路由廣播報文，更新自身的鄰居節(jié)點列表；

（3）節(jié)點根據(jù)鄰居節(jié)點列表內(nèi)容，對候選父節(jié)點列表中各父節(jié)點進行信道質(zhì)量（Channel?Quality，CQ）監(jiān)控和節(jié)點性能（Node?Capability，NC）評估；

（4）每隔周期T₂，節(jié)點根據(jù)鄰居節(jié)點列表計算網(wǎng)絡不均衡度（Network?UnBalanced，NUB），根據(jù)信道質(zhì)量CQ值和節(jié)點性能NC值計算鏈路可靠性（Link?Reliability，LR）；并且基于父節(jié)點的不均衡度NUB和鏈路可靠性LR計算其對應的綜合路由尺度（Route?Scale，RS），其中T₂<T₁；

（5）節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，根據(jù)候選父節(jié)點列表中各父節(jié)點的綜合路由尺度動態(tài)選擇最佳路由；當父節(jié)點頻繁切換時，重復步驟（1）至步驟（5）實現(xiàn)網(wǎng)絡路由信息的周期性更新。

2.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法步驟（1）中使用的路由信息報文格為<節(jié)點號ID，路由更新次數(shù)C，節(jié)點到Sink節(jié)點的跳數(shù)HOP，網(wǎng)絡不均衡度NUB>。

3.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述方法步驟（1）中無線傳感網(wǎng)絡初始化時，所有節(jié)點C=0、NUB=1，Sink節(jié)點的HOP=0，其余節(jié)點HOP值為無窮大。

4.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述方法步驟（2）中更新自身的鄰居節(jié)點列表步驟是根據(jù)報文中HOP和本地路由表HOP值的大小比較結(jié)果來進行的；如果廣播報文中HOP小于當前節(jié)點HOP值，則將該節(jié)點存放入候選父節(jié)點列表，否則放入子節(jié)點列表。

5.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述方法步驟（2）中節(jié)點的負載不均衡度NUB等于以其為根的子樹所包含的節(jié)點數(shù)之和，其中葉子節(jié)點的NUB為1，內(nèi)部節(jié)點的NUB為其所有直接孩子NUB值的和+1，整個網(wǎng)絡的負載不均衡度NUB為網(wǎng)絡中所有節(jié)點的NUB值之和。

6.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述方法步驟（3）中候選父節(jié)點列表中每一個候選父節(jié)點按式（I）計算它的CQ值：

????（I）；

其中信道質(zhì)量值表示節(jié)點和父節(jié)點之間一跳數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β剩珻Q是預測當前的全局信道質(zhì)量值,?CQ_pre代表之前已經(jīng)獲得的全局信道質(zhì)量值，?是最近十次數(shù)據(jù)傳輸成功率的平均值，和均為可調(diào)節(jié)的常數(shù)因子且滿足；當進行下一輪預測開始時,?CQ_pre取當前的CQ值參與運算,依次進行后續(xù)信道質(zhì)量值的預測。

7.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述方法步驟（3）中候選父節(jié)點列表中每一個候選父節(jié)點按式（II）計算它的NC值：

?????（II）；

其中HOP表示節(jié)點到Sink?節(jié)點的跳數(shù)，HOP_max表示整個WSN中各節(jié)點到Sink節(jié)點的最大跳數(shù)。

8.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述方法步驟（4）中鏈路可靠性LR值通過式（III）進行計算：

???（III）；

其中的LR用來衡量節(jié)點選擇某條無線鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)至Sink節(jié)點時的鏈路可靠性，它由當前的信道質(zhì)量CQ和節(jié)點性能NC共同決定；Q_max代表信道質(zhì)量的理想最大值，k₁和k₂表示信道質(zhì)量的高低的兩個閾值，為調(diào)和常數(shù)因子；綜合路由尺度通過式（IV）進行計算：

????????????（IV）。

9.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述方法步驟（5）中當節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，從父節(jié)點候選列表中選擇RS最小的節(jié)點作為此次數(shù)據(jù)發(fā)送的父節(jié)點，并監(jiān)控此次數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)。

10.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述方法步驟（5）中節(jié)點在候選父節(jié)點之間是否進行頻繁切換通過路由切換敏感因子來判斷；當滿足式（V）時進行路由切換，否則不進行路由切換：

????????????????????（V）；

其中的稱為路由決策靈敏度，是介于0和1之間的一個小數(shù)。