[發明專利]基于LEPS的雙向能量均衡無線傳感網路由方法

有效

• 申請號: 201310279245.8
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103338495A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 周杰;羅希昌;杜景林;姚雷
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W40/12
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

1.一種基于LEPS的雙向能量均衡無線傳感網路由方法，其特征是：包括以下步驟：

第一步，建立上行路由：

步驟101：節點上電后，進行網絡初始化；

步驟102：初始化完成后，節點周期性廣播狀態信息；狀態信息包括節點編號，跳數，鏈路質量和剩余能量；

步驟103：節點以跳數、鏈路質量和剩余能量為依據選擇父節點；選擇方法為首先根據跳數最小的原則選出候選父節點，當有多個候選父節點時；利用狀態信息中的鏈路質量和剩余能量計算出傳輸期望值，然后根據傳輸期望值最大的原則從候選父節點中選出父節點；

第二步，建立下行路由：

步驟104：節點在選擇了父節點以后，即生成一個下行路由包，下行路由包包括一個路徑字段，路徑字段的長度等于網絡的縱深；路徑字段初始化為0；

步驟105：節點將下行路由包發送給父節點，父節點收到下行路由包后，在路由包的路徑字段填入自己的節點編號，然后轉發給該父節點的父節點；

步驟106：重復步驟305，直到下行路由包轉發到匯聚節點，此時，下行路由包中記錄了節點到匯聚節點的路徑，匯聚節點將下行路由包中的信息存入到自己的路由表中，即創建了到節點的下行路由；

第三步，數據的轉發：

步驟107：節點產生的數據按照上行路由生成的路徑逐跳上傳至匯聚節點；

步驟108：匯聚節點產生的命令按照路由表中的下行路徑逐跳下達至目標節點。

2.根據權利要求1所述的基于LEPS的雙向能量均衡無線傳感網路由方法，其特征是：該方法還包括，

第四步，拓撲維護與更新階段：

節點入網后仍會周期性地廣播路由信息；并通過路由信息通知鄰居節點當前的鏈路質量和剩余電量。

3.根據權利要求1或2所述的基于LEPS的雙向能量均衡無線傳感網路由方法，其特征是：其中，步驟103中傳輸期望值的確定方法如下：

第一步：計算鏈路估計值

節點之間的雙向鏈路估計值由如下公式確定：

Est=SendEst×RcvEst

其中，SendEst和RcvEst分別表示發送接收成功率和接受成功率，采用指數加權位移平均（EWMA）計算最終的鏈路估計值，計算公式如下：

EstFinal＝EstOld×α+EstNew×(1-α)

其中，(EstOld)為上一周期計算的的鏈路估計，占有比為α；(EstNew)為本周期鏈路估計，占有比例為1-α；

第二步：檢測剩余能量

剩余能量的計算公式如下：

ResEng=Vref2n×N]]>

其中，n為ADC的精度，V_ref為基準電壓，N為ADC輸出寄存器里的值；

第三步：鏈路估計值和剩余能量歸一化

首先對二者進行歸一化，計算公式如下：

NormEst=EstFinalMaxEst]]>

NormEng=ResEngRatEng]]>

其中，MaxEst為鏈路質量的最大值，RatEng為電源額定電壓；

第四步：確定傳輸期望值

期望傳輸值為鏈路估計值和剩余能量的加權平均，計算公式如下：

EXT＝βNormEst+(1-β)NormEst

其中，鏈路估計值的占有比為β，剩余能量的占有比為(1-β)。