[發明專利]基于6LoWPAN的IPv6無線傳感器節點負載均衡的實現方法

有效

• 申請號: 202010063751.3
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111093230B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 梁偉;王小英;孫榮偉
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院;賽爾網絡有限公司
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W40/10;H04W40/20;H04W84/18
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

1.一種基于6LoWPAN的IPv6無線傳感器節點負載均衡的實現方法，其特征在于：

步驟1設置6LoWPAN感知節點

利用定義，得出S_i以6LoWPAN感知節點工作時向前轉發概率；

當S_i以6LoWPAN感知節點工作時，節點S_i向備選IPv6父節點S_rj∈P_rt(S_i)轉發的向前轉發概率定義為：

其中e_rj(τ')表示在τ'時刻節點S_rj的剩余能量；e_k(τ')表示在τ'時刻除節點S_rj外某一節點的剩余能量；α表示指數因子，用來調節能量/距離之比曲線的響應強度；d_i,rj表示節點S_rj的轉發距離；d_i,k表示除節點S_rj外某一節點的轉發距離；P_rt(S_i)表示有v個備選的父節點的集合；

步驟2計算6LoWPAN中繼節點轉發概率

步驟2.1使用預期載荷對IPv6備選父節點的剩余能量進行標準化；

步驟2.2定義在τ'時刻從中繼節點S_K到其他IPv6備選父節點S_rh，

S_rh∈P_rt(S_K)的一跳傳輸路徑的權重如下：

其中e_rh(τ')表示在τ'時刻備選父節點S_rh的剩余能量；β表示指數因子；Lexp(S_rh,τ')表示在τ'時刻備選父節點S_rh的負載期望；

步驟2.3利用定義，計算出每一個6LoWPAN備選父節點S_rh∈P_rt(S_K)的權重偏差為Dev(weight(S_K,S_rh,τ'))＝weight(S_K,S_rh,τ')-weight其中Dev(x)表示x的偏差，weight表示所有IPv6備選父節點S_rh的權重的均值；

步驟2.4定義6LoWPAN中繼節點S_K向前轉發到IPv6備選父節點S_rh∈P_rt(S_K)的概率為；

這里用minDev來表示在P_rt(S_K)中所有備選父節點中最小的一個權重偏差值，S_K的正權重偏差較大時，向6LoWPAN備選父節點S_rh轉發數據的向前轉發概率會較大；相反，當負權重偏差較大時，S_K向IPv6備選父節點S_rh轉發數據的概率會較小；

步驟2.5運用權重偏差，當S_K從6LoWPAN備選父節點中選擇出一個最佳的來轉發數據時，找出負載平衡的趨勢；

步驟2.6計算出作為一個6LoWPAN感知節點，或者作為一個6LoWPAN中繼節點，向6LoWPAN備選父節點轉發的向前轉發概率；

步驟3構建動態覆蓋樹

步驟3.1確定每個6LoWPAN傳感器節點單播能夠到達的層數，即跳數；

步驟3.2確定向前轉發概率S_rj∈P_rt(S_i)；P_rt(S_i)表示有v個備選的父節點的集合；

步驟3.3更新6LoWPAN感知節點的向前轉發概率；同時，計算由這些6LoWPAN感知節點向6LoWPAN備選父節點施加的預期負載；

步驟3.46LoWPAN中繼節點按照從下到上的順序移到位于較低層數的IPv6中繼節點上；對于在同一層的6LoWPAN中繼節點，具有較多備選父節點的6LoWPAN節點將會先移；計算環路會重復進行直到所有6LoWPAN節點被完全移完為止；

步驟3.5依據給定WSN的采樣頻率，轉發概率和負載預期在某個固定的時間內進行計算；

步驟3.6在每一個計算階段結束之后，如果一個IPv6節點要給基站BS發送所感知的數據，會運用輪盤賭的選擇方式來隨機產生一個隨機數RND∈(0,1)來確定哪一個6LoWPAN備選父節點會被選為激活節點；

步驟3.7通過被選節點，所感知的數據轉發到基站BS上去。