[發明專利]無線傳感網中數據傳輸延時優化方法

在審

• 申請號: 201911031362.6
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110868727A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 任秀麗;陳洋
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W28/02;H04W40/12;H04W84/18
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 羅瑩

本發明涉及一種無線傳感網中數據傳輸延時優化方法，該方法解決無線傳感網中存在的數據包丟失嚴重和端到端延時較高的問題。首先，根據數據包傳輸結果對信道探測情況進行分類，引入有效探測占比與傳輸效率作為節點的評價指標；然后，通過實際延時和理論延時的差值估算數據包的排隊延時；最后，給定最大和最小排隊延時閾值，根據排隊延時所屬的區間判斷是否更改傳輸路徑。本發明方法使DTDO比其他方法，節點的平均端到端延時分別降低了78.87％和51.81％，節點丟包率分別降低了40.71％和68.43％，節點的死亡率分別降低了25.42％和44.62％。結果表明，DTDO能有效地減少端到端延時，降低丟包率，延長網絡生命周期。

技術領域

本發明涉及一種無線傳感網中數據傳輸延時優化方法(DTDO)，屬于無線傳感器網絡 技術領域。

背景技術

由于無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)的低成本性，因此被廣泛應用 在各種領域。它是由一組有限的移動或靜態的節點組成，感知各種現象并將感知信息轉發到 目的地。傳感器網絡具有很強的應用相關性，不同應用中的路由協議可能差別很大，沒有一 個通用的路由協議。對于一些低延時事件，要解決由于網絡流量大而造成的數據包端到端延 時較高的問題，同時保證節點間數據傳輸的質量。

基于鏈路質量和延時的復合負載均衡路由協議(link quality and delay basedComposite Load Balancing，ComLoB)使用分組排隊延時和預期傳輸計數來度量節點到基站的路徑質 量，通過隨機選擇下一跳節點公平地分配流量負載以避免擁塞；但路由表的更新以及隊列的 監控將產生更多的數據包在網絡中發送并占用數據包隊列，使得該協議的端到端延時更高。

擁塞避免多路徑路由協議(Congestion Avoidance multipath routingprotocol based on RPL，CA-RPL)有效地結合了延時、鏈路可靠性和負載平衡因子，降低了平均延時和丟包 率；但CA-RPL是在較低的數據流量情況下進行評估的，且隨著數據流量的降低，丟包率較 RPL協議(Routing Protocol for Low-power and lossy network，RPL)具有上升的趨勢。

一種基于期望傳輸時間的多徑OLSR路由協議(A Multipath OLSR routingProtocol based on Expected Transmission Time，SETT_MPOLSR)，節點間的路由選擇基于預期傳輸次數以 及帶寬值；但當節點的發包率增加后，網絡的分組投遞率下降較快。高魯棒性低延遲的路由 協議(Robust Delay-aware Routing protocol，RDR)通過路徑探測尋找延時表現最優的路徑 和潛在的協助節點，在數據發送階段使用多播動態選取路徑；但是，多播的使用會增加網絡 中的數據包而造成數據包的碰撞和擁塞。

發明內容

為了解決上述存在的數據傳輸延時較高以及丟包嚴重的問題，本發明提供一種數據傳輸 延時優化方法(Data Transmission Delay Optimization strategy，DTDO)。DTDO給出一個新 的路由選擇函數，綜合考慮節點的有效探測占比與傳輸效率等因素進行路由選擇，提高路由 選擇的精確度；同時提出一種延時優化方法，通過更改數據包傳輸的路徑，有效的降低數據 包的排隊延時。

為了實現上述目的，本發明創造采用的技術方案為：無線傳感網中數據傳輸延時優化方 法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：網絡初始化：Sink節點廣播初始化消息，節點間發送數據探測包，計算路由選 擇函數的值，更新路由表；

步驟2：數據傳輸：數據發送節點向選擇好的下一跳節點發送數據；

步驟3：計算排隊延時：數據接收節點計算排隊延時；