[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

該發明公開了一種面向多跳無線網絡的能效協作組播路由方法，屬于多跳無線網絡中的路由技術領域，特別涉及面向多跳無線網絡的能效協作組播路由方法。該方法基于拓撲控制和網絡節點協作，又被稱為基于拓撲控制和協作的能效組播路由方法，該方法提升了多跳無線網絡的組播性能。本發明提出周期休眠網絡節點來降低網絡消耗，從而改善網絡能效。本發明提出合理的周期休眠機制來讓網絡節點交替工作，并確保在不影響網絡正常運行的前提下更有效地利用能量。通過結合這種休眠機制和基于拓撲控制的最小能耗組播路由算法(TPM，)，顯著降低了組播的能耗，并提高網絡能效。該發明與現有方法相比，具有更好的能效和性能提升。

技術領域

本發明屬于多跳無線網絡中的路由技術領域，特別涉及面向多跳無線網絡的能效協作組播路由方法。

背景技術

隨著人工智能和大數據技術的快速發展，各種新業務指數式增長，承載如此巨大的網絡業務需求需要耗費通信網絡龐大的能量。因此，高能耗已嚴重影響通信網絡的性能，特別是對于對節點能量有限的多跳無線組播網絡，其高能耗已直接影響多跳組播網絡的連通性和可生存性。如何構建面向多跳無線網絡的高能效組播通信已成為當前通信網絡領域的重要問題，高能效多跳組播路由已成為當前無線通信網絡領域的研究熱點，特別是高能效的多跳組播路由設計已經受到網絡研究人員和運營商的廣泛關注。

針對無線多跳網絡的能效問題，相關領域已經展開了部分研究。部分文獻提出了鏈路休眠機制，當鏈路無數據業務需要轉發時讓其休眠，而有數據業務需要轉發時則喚醒該鏈路以保證鏈路正常通信，從而降低網絡能耗；類似地，部分文獻提出了節點休眠機制，當節點無數據業務需要轉發時讓其休眠，而有數據業務需要轉發時則喚醒該節點以保證節點正常通信，從而顯著降低網絡能耗。然而，多跳無線組播需要同時考慮組播能耗和組播吞吐量兩個重要的性能指標，特別是對于節點能力有限的無線多跳網絡，節點能耗和能效關系著網絡的可生存性。現有方法或只考慮網絡能耗，或只考慮網絡吞吐量，幾乎沒有文獻同時考慮多跳無線組播網絡中的能耗和吞吐量，即多跳無線組播網絡中的能效問題。因此，現有方法難以解決多跳無線組播網絡中的高能耗和低能效問題，本發明提出一種面向多跳無線網絡的能效協作組播路由方法來改善多跳無線網絡的能效，實現更高效的通信。

發明內容

針對現有技術存在的缺點，本發明提出一種面向多跳無線網絡的能效協作組播路由方法，該方法可以提高多跳無線網絡的能效。

本發明的技術方案是這樣實現的：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；

步驟2：構建協作節點；

分別將步驟1得到的每條通信路徑的所有節點作為發射節點(目的節點除外)，從所有網絡節點(網絡中所有目的節點和該條通信路徑中所有節點除外)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，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；