[發(fā)明專利]一種電力物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信節(jié)點(diǎn)路由性能評(píng)價(jià)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010788573.0
• 申請(qǐng)日: 2020-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112203300B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈國(guó)強(qiáng);孔亞廣;陳張平;趙曉東;張帆;陳云;鄭小青;鄒洪波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W24/02
• 分類號(hào): H04W24/02;H04W24/08
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

1.一種電力物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信節(jié)點(diǎn)路由性能評(píng)價(jià)方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟(1)、判斷電力物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信節(jié)點(diǎn)i當(dāng)前需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型D_t；其中數(shù)據(jù)類型D_t包括普通電力數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、控制指令數(shù)據(jù)；

步驟(2)、依據(jù)步驟(1)所得節(jié)點(diǎn)i傳輸數(shù)據(jù)類型D_t，構(gòu)建相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)路由性能評(píng)價(jià)模型參數(shù)權(quán)重值；

其中，α_j、β_j、θ_j，(j＝1,2,…,5)分別表示節(jié)點(diǎn)在傳輸不同類型數(shù)據(jù)時(shí)節(jié)點(diǎn)路由性能評(píng)價(jià)模型中各參數(shù)的權(quán)重值；j＝1,2,3,4,5分別對(duì)應(yīng)延時(shí)、丟包率、誤碼率、調(diào)整時(shí)間和節(jié)點(diǎn)能耗；D_t表示傳輸數(shù)據(jù)的類型，D_t＝0表示傳輸數(shù)據(jù)為普通電力數(shù)據(jù)，D_t＝1表示傳輸數(shù)據(jù)為設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，D_t＝2表示傳輸數(shù)據(jù)為控制質(zhì)量數(shù)據(jù)；

步驟(3)、獲取節(jié)點(diǎn)i實(shí)時(shí)的路由性能數(shù)據(jù)，包括延時(shí)、丟包率、誤碼率、調(diào)整時(shí)間、節(jié)點(diǎn)能耗，即T_delay(i),f_{pack_loss}(i)，f_{wrong_code}(i)，T_{adj_time}(i)，f_power(i)；

3.1延時(shí)

節(jié)點(diǎn)的延時(shí)包括發(fā)送延時(shí)T_send(i)、傳播延時(shí)T_spread(i)、處理時(shí)延T_process(i)、排隊(duì)時(shí)延T_Quen(i)；

T_send(i)＝L_data*W_channel 公式(2)

其中L_data表示節(jié)點(diǎn)所要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度，W_channel表示節(jié)點(diǎn)通信的信道帶寬；

其中V_elec表示電磁波在節(jié)點(diǎn)通信信道上的傳輸速率，L_channel表示節(jié)點(diǎn)通信的信道長(zhǎng)度；

則可定義節(jié)點(diǎn)的總延時(shí)T_delay(i)為：

3.2丟包率

其中D_loss表示節(jié)點(diǎn)在將數(shù)據(jù)發(fā)送至下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的過(guò)程中丟失的數(shù)據(jù)包數(shù)量；D_sum表示節(jié)點(diǎn)i向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包總量；

3.3誤碼率

其中，C_wrong表示節(jié)點(diǎn)在將數(shù)據(jù)發(fā)送至下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的過(guò)程中出現(xiàn)的誤碼數(shù)量；C_sum表示節(jié)點(diǎn)i向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)總碼數(shù)；

3.4調(diào)整時(shí)間

調(diào)整時(shí)間T_{adj_time}(i)為從節(jié)點(diǎn)i在接收到上一個(gè)節(jié)點(diǎn)i-1發(fā)送的完整數(shù)據(jù)包開(kāi)始計(jì)算，到該節(jié)點(diǎn)i將接收到的完整數(shù)據(jù)包發(fā)送至下一個(gè)節(jié)點(diǎn)i+1所需的最大時(shí)間；

3.5節(jié)點(diǎn)能耗

f_power(i)＝k[P_send*t₁+P_receive*t₂] (7)

其中f_power(i)表示節(jié)點(diǎn)i接收kbit數(shù)據(jù)到將其完整發(fā)送出去的整個(gè)過(guò)程所消耗的總能量，稱之為節(jié)點(diǎn)能耗；P_send表示節(jié)點(diǎn)i的發(fā)射功率，t₁表示節(jié)點(diǎn)i完整發(fā)送1bit數(shù)據(jù)所需的時(shí)間；P_receive表示節(jié)點(diǎn)i的接收功率，t₂表示節(jié)點(diǎn)i完整接收1bit數(shù)據(jù)所需時(shí)間；k表示節(jié)點(diǎn)i所發(fā)送的數(shù)據(jù)量，單位為bit；

步驟(4)、結(jié)合考慮數(shù)據(jù)類型D_t的約束條件，構(gòu)建考慮延時(shí)、丟包率、誤碼率、調(diào)整時(shí)間和節(jié)點(diǎn)能耗的節(jié)點(diǎn)路由性能評(píng)價(jià)目標(biāo)函數(shù)：

f(i)＝min[γ₁*T_delay(i)+γ₂*f_{pack_loss}(i)+γ₃*f_{wrong_code}(i)+γ₄*T_{adj_time}(i)+γ₅*f_power(i)]

其中γ₁、γ₂、γ₃、γ₄、γ₅為權(quán)重因子，且γ₁+γ₂+γ₃+γ₄+γ₅＝1，可以根據(jù)不同類數(shù)據(jù)的傳輸要求改變其大小來(lái)調(diào)整延時(shí)、丟包率、誤碼率、調(diào)整時(shí)間和節(jié)點(diǎn)能耗所占的比重；其中T_delay(i)表示電力物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)；f_{pack_loss}(i)表示電力物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的丟包率；f_{wrong_code}(i)表示電力物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的誤碼率；f_{adj_time}(i)表示電力物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的調(diào)整時(shí)間；f_power(i)表示電力物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的能耗；T_max表示最大延時(shí)；t_max表示最大調(diào)整時(shí)間；P_max表示最大路徑能耗；

考慮數(shù)據(jù)類型D_t的約束條件：

若當(dāng)數(shù)據(jù)類型D_t為普通電力數(shù)據(jù)，則滿足參數(shù)權(quán)重α₂≥α₃≥α₅≥α₄≥α₁；

若當(dāng)數(shù)據(jù)類型D_t為設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，則滿足參數(shù)權(quán)重β₁≥β₄≥β₂≥β₃≥β₅；

若當(dāng)數(shù)據(jù)類型D_t為控制指令數(shù)據(jù)，則滿足參數(shù)權(quán)重θ₁≥θ₄≥θ₂≥θ₃≥θ₅；

步驟(5)、獲取目標(biāo)函數(shù)值f(i)的最小值所對(duì)應(yīng)的路由性能數(shù)據(jù)，即節(jié)點(diǎn)i在當(dāng)前時(shí)刻傳輸類型為D_t的數(shù)據(jù)時(shí)路由性能最佳的性能數(shù)據(jù)。