[發明專利]一種非均勻路由協議設計方法

有效

• 申請號: 202110843935.6
• 申請日: 2021-07-26
• 公開（公告）號: CN113543264B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 漆華妹;林楚斌;江蘇
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04W40/20
• 分類號: H04W40/20;H04W40/32;H04W84/18
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 朱繪

1.一種非均勻路由協議設計方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S1、獲取設定時間的節點分布數據作為先驗數據，并基于先驗數據計算對應的先驗概率指數；

步驟S2、基于先驗概率指數接近的節點同簇的原則進行非均勻網絡劃分，建立不同的節點簇；

步驟S3、統合節點能量和節點相對位置因素，利用設定的適應度函數考察策略和局部搜索更新策略選取本輪的簇首節點；

步驟S4、重復執行步驟S3直至所有節點簇的簇首選取完成，其他節點作為成員節點，完成分簇；

步驟S5、通過考慮通信簇群成員數量和簇首節點與Sink節點相對距離約束的簇間混合多跳路由算法選擇簇間下一跳的簇首節點，并將數據整合發送給Sink節點，以建立最優簇間路由；

其中，通過建立的簇間混合多跳路由算法建立最優簇間路由的過程中，按照下式利用代價函數Cost(i,j)計算權重函數值Weight：

式中，d_ij表示表簇首節點i到節點j的距離，d_i,sink、d_j,sink分別表示節點i和節點j到Sink節點的距離，E_ij表示節點i將信息傳輸j所需要消耗的能量，N_i是簇首節點的所在簇群的成員節點數量，且α+β+γ＝1，d₀是距離閾值，距離高于閾值d₀的簇首不會直接發送數據至基站，即當d_i,sink＞d₀時，將權重Weight(i,Sink)置為0，以保證該簇首節點不會直接發送數據至基站；

建立的簇間混合多跳路由算法將數據整合發送給Sink節點的過程中，包括：

計算各節點的權重函數值，函數值最大的節點則為下一跳簇首節點；

重復計算直到當前簇首節點的下一跳節點為其本身，則將數據直接傳輸給Sink節點，簇間數據傳輸路由完成建立。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，按照下式根據某節點自身數據包與周圍節點產生的數據包的相似程度和節點自身距離sink節點的距離來計算各節點先驗概率指數P_i的取值：

P_i＝t·DS_ij+(1-t)/(Dis_j+1)

DSij代表節點i和距離其一跳范圍內的節點之間的數據包的相似度，Dis_j代表節點i與sink節點之間的距離。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在基于先驗概率指數接近的節點同簇的原則進行非均勻分簇的過程中，設置靠近sink節點的簇的簇成員數量少于遠離sink節點的簇的簇成員數量。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，利用下式的函數計算各節點的適應度，用以選取本輪的簇首節點：

f(P_i)＝αf₁+βf₂+γf₃

其中，

式中，f₁表示當前節點i的剩余能量因子，f₂表示當前節點i的簇內位置因子，f₃表示當前節點i的簇間位置因子；E(p_i)為節點剩余能量，E(c_k)為所選簇首剩余能量，為簇內節點到所選簇首的距離，為本簇內節點的個數，為各節點與Sink節點的距離；為所選簇首與Sink節點的距離，α、β、γ分別表示剩余能量因子、簇內位置因子、簇間位置因子在適應度函數中的權重系數。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，選取簇首節點的過程中，當滿足設定的搜索條件時，基于適應度計算數據依次通過最差個體更新策略和較優個體更新策略按照設定的規則分簇進行局部搜索更新，決策最優的簇首節點。