[發明專利]一種面向多跳無線網絡的能效協作組播路由方法

有效

• 申請號: 201910985661.7
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110784902B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 李源峰;蔣定德;王雨晴;王豐;劉恒
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04W40/04
• 分類號: H04W40/04;H04W40/08;H04L45/12;H04L45/16
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

1.一種面向多跳無線網絡的能效協作組播路由方法，該方法包括：

步驟1：建立源節點到所有目的節點之間具有最小能耗的所有通信路徑，即構建最小能耗組播樹；構建最小能耗組播樹的具體方法為：

給定節點集合B，源節點o和目的節點集合D＝{d₁,d₂,...,d_h}，h表示組播通信中目的節點數，使用MIP或MMPC方法建立一棵組播樹；具體構建過程如下：

(1)初始化路徑集合B＝φ、路徑集合p＝φ，其中φ表示空集；讓目的節點d＝0，讓變量λ＝1；

(2)如果λ＜＝h，讓d＝d_λ，進入步驟(3)，否則進入步驟(5)；

(3)根據節點集合B、源節點o和無線傳輸理論，構建從源節點o到目的節點d的具有最小能耗的傳輸路徑p_λ；

(4)將路徑p_λ加入到組播樹p中，讓λ＝λ+1，返回步驟(2)；

(5)根據路徑集合p，構建源節點o和目的節點集合D的組播樹；

步驟2：構建協作節點；

分別將步驟1得到的每條通信路徑中除目的節點外的所有節點作為發射節點；從所有網絡中目的節點和該條通信路徑中所有節點以外的其它節點中，選出滿足如下兩個條件的節點作為該發射節點的協作節點；

條件1：接收節點r的接收信號功率滿足如下等式：

其中，P’_cir表示接收節點r收到來自協作節點c_i的信號功率，P’_sr表示接收節點r收到來自發射節點s的信號功率，N為信號噪聲，表示接收節點r處的信噪比門限，n表示協作節點數；

條件2：滿足以下等式

其中，P’_s表示發射節點s的發射功率，表示協作節點c_i能正確收到來自發射節點s的最小信號功率，其中i＝1,2,...,n，表示發射節點s到所有協作節點{c₁,c₂,...,c_n}的最大傳輸距離，c_m表示與發射節點s距離最大的協作節點，α表示信道衰落因子，n表示協作節點數；

步驟3：從步驟2構建的協作節點中，根據如下兩個條件選擇最佳的協作節點；

條件1：發射節點到協作節點的距離小于發射節點到接收節點的距離；

條件2：協作節點到接收節點的距離小于發射節點到接收節點的距離；

步驟4：根據無線通信理論，通過步驟3所建立的所有協作節點的協作通信，重新建立從發射節點到接收節點的所有通信路徑，并進一步重新構建源節點到所有目的節點之間的通信路徑，即構建最小能耗協作組播樹；

步驟5：構建多跳能效協作組播，并計算能效協作組播樹的總能耗，即計算組播樹中所有通信路徑各節點的能耗之和。

2.如權利要求1所述的一種面向多跳無線網絡的能效協作組播路由方法，其特征在于為了獲得更低網絡能耗，引入休眠機制來降低節點的能耗，從而構建多跳能效協作的組播路由和通信；具體的實現步驟如下：

(1)判斷所述步驟4構建的最小能耗協作組播樹中的所有節點是否需要傳輸數據，當沒有數據要發射和接收時，利用周期休眠機制休眠節點；否則，轉到步驟(3)；

(2)處于休眠狀態的節點，定期被喚醒，并轉到步驟(1)；

(3)通過所述步驟4構建的最小能耗協作組播樹，發射和接收數據；

(4)如果數據傳輸結束，轉到步驟(1)。

3.如權利要求1所述的一種面向多跳無線網絡的能效協作組播路由方法，其特征在于所述步驟5中能效協作組播樹的總能耗可表示為：

其中，E'表示協作模式下組播樹的總能耗，E’_tj表示協作模式下組播樹中非協作節點j的發射能耗，E'_gk表示協作模式下組播樹中非協作節點k的接收能耗，表示協作模式下組播樹中所有協作節點c_i的發射能耗，表示協作模式下組播樹中協作節點c_z的接收能耗，t表示信號發射，g表示信號接收，u和q分別表示協作模式下組播樹中非協作發射節點數和非協作接收節點數，n表示協作模式下組播樹中協作節點數。