[發(fā)明專利]一種負(fù)載均衡的RPL多路徑數(shù)據(jù)傳輸機制

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810009671.2
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108174412A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐宏;劉東東;徐棟;阮持光
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W28/14
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1.一種負(fù)載均衡的RPL多路徑數(shù)據(jù)傳輸機制，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：依據(jù)數(shù)據(jù)傳輸代價選出每個節(jié)點的最優(yōu)多父節(jié)點集，完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞某跏蓟瘶?gòu)建；

S2：設(shè)計一種數(shù)據(jù)流量分配度量標(biāo)準(zhǔn)，其有效地結(jié)合了無線鏈路質(zhì)量、節(jié)點剩余能量、節(jié)點緩存占用率以及中繼節(jié)點的子節(jié)點數(shù)量等多種度量；

S3：基于流量分配度量標(biāo)準(zhǔn)，提出一種能夠最大化均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的流量分配策略，以獲得最優(yōu)數(shù)據(jù)傳輸方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)載均衡的RPL多路徑數(shù)據(jù)傳輸機制，其特征在于：所述步驟S1的具體方法為：

最優(yōu)多父節(jié)點集的選擇是指在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建過程中，分別計算源節(jié)點的數(shù)據(jù)包經(jīng)由各個多父節(jié)點集成功傳輸?shù)礁?jié)點的傳輸代價；傳輸代價越小，則多父節(jié)點集的優(yōu)先級就越高，將優(yōu)先級最高的多父節(jié)點集作為源節(jié)點的最優(yōu)多父節(jié)點集，具體步驟如下：

S11：計算節(jié)點i的一個數(shù)據(jù)包成功傳輸?shù)狡涓鱾€多父節(jié)點集的傳輸代價；

S12：計算節(jié)點i的各多父節(jié)點集的一個數(shù)據(jù)包成功傳輸?shù)礁?jié)點的傳輸代價，C₁≤C₂≤···≤C_|MPS(i)|；

S13：計算源節(jié)點的一個數(shù)據(jù)包經(jīng)由各個父節(jié)點集成功傳輸?shù)礁?jié)點的端到端傳輸代價；

CMPS_i,MPS(i)＝C_i,MPS(i)+RC_i,MPS(i) (3)

節(jié)點i最終選擇端到端總傳輸代價最小值所對應(yīng)的多父節(jié)點集作為其最優(yōu)多父節(jié)點集，至此，節(jié)點i的最優(yōu)多父節(jié)點集選擇過程結(jié)束。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種負(fù)載均衡的RPL多路徑數(shù)據(jù)傳輸機制，其特征在于：所述步驟S2的具體方法為：

首先根據(jù)S1中得到的最優(yōu)父節(jié)點集完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞某跏蓟瘶?gòu)建，然后根據(jù)流量分配標(biāo)準(zhǔn)計算出源節(jié)點和中繼節(jié)點與其最優(yōu)父節(jié)點集中每個節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流量分配度量標(biāo)準(zhǔn)值；數(shù)據(jù)流量分配度量標(biāo)準(zhǔn)有效地結(jié)合了無線鏈路質(zhì)量、節(jié)點剩余能量、節(jié)點緩存占用率以及中繼節(jié)點的子節(jié)點數(shù)量等多種度量；具體步驟如下：

S21：在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建過程中，節(jié)點i的最優(yōu)父節(jié)點集中的每個節(jié)點根據(jù)當(dāng)前剩余能量計算出其期望壽命；

S22：在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建過程中，節(jié)點i的最優(yōu)父節(jié)點集中的每個節(jié)點分別根據(jù)各自的緩存占用大小計算緩存占用率，從而有利于避免節(jié)點i為高負(fù)載的備選父節(jié)點分配較多的數(shù)據(jù)流量；

式中，current_buffer_occupancy_jmax_buffer分別表示節(jié)點的當(dāng)前緩存占用大小，最大緩存空間，網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的最大緩存空間相同；

S23：在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建過程中，節(jié)點i的最優(yōu)父節(jié)點集中的每個節(jié)點分別統(tǒng)計其子節(jié)點發(fā)回的目的地通告消息(DestinationAdvertisement Object,DAO)的數(shù)量，即可獲得當(dāng)前處于連接狀態(tài)的子節(jié)點數(shù)量，從而有利于避免節(jié)點i為子節(jié)點數(shù)量較多的父節(jié)點分配較多的數(shù)據(jù)流量；

S24：在網(wǎng)絡(luò)拓初始化過后，最優(yōu)多父節(jié)點集CPS(i)中的每個節(jié)點將其期望壽命、緩存占用率以及其子節(jié)點的數(shù)量等相關(guān)信息添加到DIO消息的選項部分中，并將攜帶上述信息的DIO信息廣播出去；

S25：節(jié)點i根據(jù)接收到其最優(yōu)多父節(jié)點集中CPS(i)所有節(jié)點廣播的DIO消息后計算與最優(yōu)多父節(jié)點集中每個節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流量分配標(biāo)準(zhǔn)值；

式中，CN_j表示節(jié)點j的子節(jié)點個數(shù)，Rank表示節(jié)點j的網(wǎng)絡(luò)深度值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種負(fù)載均衡的RPL多路徑數(shù)據(jù)傳輸機制，其特征在于：所述步驟S3的具體方法：

根據(jù)權(quán)利要求1和2完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建和得到每條路徑的路由分配標(biāo)準(zhǔn)值；依據(jù)數(shù)據(jù)流量分配度量標(biāo)準(zhǔn)值的大小得到每條路徑的權(quán)重大小，最后進行多路徑數(shù)據(jù)流量的分配，此數(shù)據(jù)流量的分配策略具體方法如下：

P(l(i,j))＝W(l(i,j))N (7)

式中，l(i,j)表示節(jié)點i與其最優(yōu)多父節(jié)點集中的節(jié)點j之間的無線鏈路，l(i,P_k)表示節(jié)點i與最優(yōu)父節(jié)點集中節(jié)點P_k之間的無線鏈路；另外，式中metric(l(i,j))表示節(jié)點i與節(jié)點j之間的路由度量值，|OMPS(i)|表示節(jié)點i的最優(yōu)多父節(jié)點集中的節(jié)點個數(shù)，P(l(i.j))為i和j的鏈路之間分配的數(shù)據(jù)包的數(shù)量，N為節(jié)點i需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包。