專利名稱：具有能量有效和編碼感知的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及網(wǎng)絡(luò)編碼與路由協(xié)議的設(shè)計(jì)，可用于能 量受限的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)路徑的能量水平和編碼機(jī)會(huì)來(lái)選擇最優(yōu)路徑進(jìn)行通信。
背景技術(shù)：
2000年，德國(guó)數(shù)學(xué)家Ahlswede等人提出了網(wǎng)絡(luò)編碼的思想，打破了原有的存儲(chǔ)轉(zhuǎn) 發(fā)機(jī)制中節(jié)點(diǎn)一次只能轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)包的限制，允許中間節(jié)點(diǎn)對(duì)來(lái)自不同鏈路的數(shù)據(jù)包進(jìn) 行編碼組合后再發(fā)送，從而減少了傳輸次數(shù)，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)編碼被證明可以 使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到傳輸上限。網(wǎng)絡(luò)編碼一經(jīng)提出便引起了國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，其理論和應(yīng)用 已成為通信領(lǐng)域研究的新熱點(diǎn)。2005年，Katti等人提出的COPE協(xié)議是第一個(gè)將網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用到實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的 編碼協(xié)議，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，此編碼協(xié)議顯著地提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。然而在COPE協(xié)議中路由 與網(wǎng)絡(luò)編碼是相互獨(dú)立進(jìn)行，也就是說(shuō)這種完全機(jī)會(huì)式的路由_編碼技術(shù)在選擇路徑時(shí)并 沒(méi)有考慮潛在的編碼機(jī)會(huì)，這使得網(wǎng)絡(luò)不能完全獲得編碼的增益。2007年以來(lái)，學(xué)術(shù)界開 始討論具有編碼意識(shí)(coding-aware)的路由機(jī)制，即在尋找路由時(shí)充分考慮編碼機(jī)會(huì)，盡 可能選擇編碼機(jī)會(huì)多的路徑作為最佳傳輸路徑。在眾多的編碼感知的路由協(xié)議中最具代 表性的協(xié)議是 DCAR 路由機(jī)制，見文獻(xiàn) “Jilin Le, John C. S. Lui, Dah Ming Chiu，DCAR distributed coding-aware routing in wireless networks. The 28th International Conference onDistributed Computing Systems (ICDCS 2008)，pp. 462—469，2008. ，，。DCAR 能找出源和目的節(jié)點(diǎn)間的潛在路徑并能找出這些路徑上的所有潛在的網(wǎng)絡(luò)編碼機(jī)會(huì)，并且 定義了新的編碼感知度量CRM，用于衡量某條路徑上期望的傳輸次數(shù)。然而檢測(cè)整條路徑上 所有潛在的網(wǎng)絡(luò)編碼機(jī)會(huì)并不一定能夠帶來(lái)好的增益，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)快，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大 時(shí)，會(huì)造成編碼數(shù)據(jù)包的丟失和重傳，造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，進(jìn)而引起吞吐量的下降。然而其它編 碼感知的路由協(xié)議僅僅檢測(cè)出一跳范圍內(nèi)的編碼機(jī)會(huì)，限制了編碼增益。因此合理尋找潛 在的編碼機(jī)會(huì)，充分利用編碼增益是設(shè)計(jì)編碼感知路由協(xié)議的關(guān)鍵。同時(shí)現(xiàn)有的編碼感知路由協(xié)議都沒(méi)有考慮能量有限的問(wèn)題。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)多 采用電池供電，許多場(chǎng)景中電池能量的補(bǔ)充或電池的更換是很困難的甚至是不可能的，因 此節(jié)點(diǎn)的能量供應(yīng)受到限制。然而現(xiàn)有的編碼感知的路由協(xié)議在選擇路徑時(shí)并沒(méi)有考慮節(jié) 點(diǎn)的能耗問(wèn)題，使得一些節(jié)點(diǎn)較其他節(jié)點(diǎn)更多的參與通信，很快耗盡了能量，進(jìn)而縮短了網(wǎng) 絡(luò)生存期。因此制定一種能量有效的路由協(xié)議，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期變得十分重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種具有能量有效和編碼感知 的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)方法，以檢測(cè)出更多合理的編碼機(jī)會(huì)，且在有效地考慮節(jié)點(diǎn)的 剩余能量下，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存期。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案包括如下步驟
(1)路由判據(jù)設(shè)計(jì)步驟(Ia)在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的任意一條路徑中選擇節(jié)點(diǎn)剩余能量值中的最小 值作為該條路徑的剩余能量值，則路徑ι的剩余能量值為=，A為路徑1上
的節(jié)點(diǎn)集合，IA|為節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，E1(Hi)是路徑1上節(jié)點(diǎn)ni的剩余能量值；(Ib)檢測(cè)源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的任意一條路徑上節(jié)點(diǎn)兩跳鄰居范圍內(nèi)的潛在
編碼機(jī)會(huì)，用一個(gè)編碼增益函數(shù)m7O =來(lái)衡量路徑1上獲得的編碼增益，其中
\-(k-2) η有編碼機(jī)會(huì) NC1OO為路徑ι上節(jié)點(diǎn)ni的編碼增益函數(shù)，㈣)=v丨 《沒(méi)有編碼機(jī)會(huì)，
Hi中可以編碼的原始數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)；(Ic)根據(jù)(Ia)和(Ib)得到一種新的具有能量有效和編碼感知的路由判據(jù)
NC(I) n 、IE(I)-E(I) ①=僅賺孖(/)+( ) IE(I)，H(1)為路徑1的跳數(shù)，L為源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間
IgL
的路徑集合，NC(I)為路徑1上的編碼增益函數(shù)，IE(I)為路徑1中節(jié)點(diǎn)的初始能量值，E⑴ 為路徑1的剩余能量值，α為調(diào)整系數(shù)，取值范圍為0 < α < 1 ；(2)路徑發(fā)現(xiàn)步驟(2a)源節(jié)點(diǎn)向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播路徑請(qǐng)求數(shù)據(jù)包RREQ，該RREQ包在AODV路由協(xié)議中 RREQ包的基礎(chǔ)上增加了 Path_addr區(qū)域，用來(lái)存放路徑信息即路徑上節(jié)點(diǎn)的IP地址；(2b)中間節(jié)點(diǎn)接收到RREQ包，先檢測(cè)此RREQ包是否已經(jīng)到達(dá)過(guò)此節(jié)點(diǎn)，如果是， 則丟棄此RREQ包以防止出現(xiàn)路由環(huán)，否則，更新此RREQ包并判斷該節(jié)點(diǎn)中是否有到目的節(jié) 點(diǎn)ndest的路徑，如果有，則沿著此路徑單播此RREQ包，否則，廣播此RREQ包；(2c)目的節(jié)點(diǎn)Iidest接收到RREQ包后沿著反向路由單播路徑回復(fù)數(shù)據(jù)包RREP給 源節(jié)點(diǎn)nsrc，RREP包中設(shè)有增加Path_addr、Energy、Coding_Cost區(qū)域，分別存儲(chǔ)從對(duì)應(yīng)的
RREQ包中得到的路徑信息、整條路徑上節(jié)點(diǎn)剩余能量的最小值即、路徑的編碼增
益函數(shù)NC⑴的值；(2d)中間節(jié)點(diǎn)接收到RREP后，首先判斷編碼機(jī)會(huì)，并根據(jù)=。!^以
\-(k-2) η有編碼機(jī)會(huì) 及㈣)={、 w沒(méi)有編碼機(jī)會(huì)更新Coding Cost區(qū)域；然后比較Energy區(qū)域與本
節(jié)點(diǎn)的剩余能量值，如果本節(jié)點(diǎn)的剩余能量值低于Energy區(qū)域的值，則用本節(jié)點(diǎn)的剩余能 量值更新Energy區(qū)域；最后沿著反向路由單播更新后的RREP包；(2e)源節(jié)點(diǎn)接收到第一個(gè)RREP包等待2秒后，選擇路由判據(jù)EECAM⑴最小的路 徑作為最佳路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，即當(dāng)=時(shí)，路徑k為最佳傳輸路 徑；(3)路徑維護(hù)步驟每一個(gè)節(jié)點(diǎn)定期向它的鄰居節(jié)點(diǎn)廣播hello包，以檢測(cè)鏈路是否失效，該hello包 中包含了節(jié)點(diǎn)的兩跳范圍內(nèi)的鄰居信息，當(dāng)節(jié)點(diǎn)一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到它的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的 hello包，則判定該節(jié)點(diǎn)到此鄰居節(jié)點(diǎn)的鏈路斷開了，否則，判定此鏈路是連通的。
本發(fā)明由于考慮了節(jié)點(diǎn)的剩余能量水平，在選擇路由時(shí)避開了剩余能量值小的節(jié) 點(diǎn)，并且感知路徑中節(jié)點(diǎn)兩跳范圍內(nèi)潛在的編碼機(jī)會(huì)，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)a)檢測(cè)到更多合理的編碼機(jī)會(huì)，能充分利用編碼增益，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量；b)選擇路徑時(shí)避開了剩余能量值小的節(jié)點(diǎn)，均衡了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量消耗，延長(zhǎng) 了網(wǎng)絡(luò)生存期。


圖1為本發(fā)明的總體框架圖；圖2為本發(fā)明的路由判據(jù)設(shè)計(jì)中兩跳編碼機(jī)會(huì)檢測(cè)的示意圖；圖3為本發(fā)明的路由判據(jù)設(shè)計(jì)中節(jié)點(diǎn)Iii編碼增益函數(shù)的示意圖；圖4為本發(fā)明的路徑發(fā)現(xiàn)流程圖；圖5為Y型拓?fù)湎卤景l(fā)明與COPE協(xié)議的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖；圖6為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)中用到的20個(gè)節(jié)點(diǎn)的柵格網(wǎng)絡(luò)的示意圖；圖7為用本發(fā)明與COPE協(xié)議對(duì)20個(gè)節(jié)點(diǎn)的柵格網(wǎng)絡(luò)下的路徑發(fā)現(xiàn)結(jié)果圖；圖8為用本發(fā)明與COPE協(xié)議對(duì)20個(gè)節(jié)點(diǎn)的柵格網(wǎng)絡(luò)下的性能結(jié)果對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心思想是采用能量有效以及編碼感知的思想設(shè)計(jì)出一種新的路由判 據(jù)，在路徑選擇時(shí)避開剩余能量值低的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)兩跳范圍內(nèi)的編碼機(jī)會(huì)，充分利 用編碼增益，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期。參照?qǐng)D1，本發(fā)明的具體實(shí)施包括如下步驟一.路由判據(jù)設(shè)計(jì)步驟(Ia)在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的任意一條路徑中選擇節(jié)點(diǎn)剩余能量值中的最小 值作為該條路徑的剩余能量值，則路徑ι的剩余能量值為=，A為路徑1上
的節(jié)點(diǎn)集合，IA|為節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，E1(Hi)是路徑1上節(jié)點(diǎn)ni的剩余能量值；(Ib)檢測(cè)源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的任意一條路徑上節(jié)點(diǎn)兩跳鄰居范圍內(nèi)的潛在 編碼機(jī)會(huì)，是指在路徑I1和路徑I2相交的節(jié)點(diǎn)Hi上檢測(cè)路徑I1上^的下兩跳范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn) 能否監(jiān)聽到路徑I2上Hi的上兩跳范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包以及路徑I2上Hi的下兩跳范 圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)能否監(jiān)聽到路徑I1上Hi的上兩跳范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，如果能，則節(jié)點(diǎn) Hi具有編碼機(jī)會(huì)，否則，節(jié)點(diǎn)Hi不具有編碼機(jī)會(huì)。如圖2所示數(shù)據(jù)流1 — 2 — 4 — 5 — 6 和數(shù)據(jù)流3 — 2—1相交于節(jié)點(diǎn)2，節(jié)點(diǎn)2檢測(cè)到節(jié)點(diǎn)5監(jiān)聽到節(jié)點(diǎn)3發(fā)送的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù) 流3 — 2 — 1的目的節(jié)點(diǎn)1是數(shù)據(jù)流1 — 2 — 4 — 5 — 6的源節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)2具有一次編 碼
機(jī)會(huì)；用一個(gè)編碼增益函數(shù)μ:(/)= Σ來(lái)衡量路徑/上獲得的編碼增益，其中
為路徑/上節(jié)點(diǎn)的編碼增益° ，NCM) = ^'^ J^H=H J為節(jié)
點(diǎn)Iii中可以編碼的原始數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)，如圖3所示節(jié)點(diǎn)Iii的緩存區(qū)中存在P1, P2LPk共k 個(gè)數(shù)據(jù)包，其中數(shù)據(jù)包P1和P2編碼成數(shù)據(jù)包P/，則節(jié)點(diǎn)Iii的編碼增益函數(shù)NC1 (Iii) =0；(Ic)根據(jù)(a)和(b)得到一種新的具有能量有效和編碼感知的路由判據(jù)①=僅賺孖(/)+( ) IE(I)，H(1)為路徑1的跳數(shù)，L為源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間
IgL
的路徑集合，NC(I)為路徑1上的編碼增益函數(shù)，IE(I)為路徑1中節(jié)點(diǎn)的初始能量值，E⑴ 為路徑1的剩余能量值，α為調(diào)整系數(shù)，取值范圍為0 < α < 1，α的取值取決于路徑的 剩余能量值，當(dāng)路徑的剩余能量值高時(shí)α的取值趨近于1，當(dāng)路徑的剩余能量值低時(shí)α的 取值趨近于0 ；二 .路徑發(fā)現(xiàn)步驟參照?qǐng)D4，本步驟的具體實(shí)現(xiàn)如下(2a)源節(jié)點(diǎn)向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播路徑請(qǐng)求數(shù)據(jù)包RREQ，該RREQ包在AODV路由協(xié)議中 RREQ包的基礎(chǔ)上增加了 Path_addr區(qū)域，用來(lái)存放路徑信息即路徑上節(jié)點(diǎn)的IP地址；(2b)中間節(jié)點(diǎn)接收到RREQ包，先檢測(cè)此RREQ包是否已經(jīng)到達(dá)過(guò)此節(jié)點(diǎn)，如果是， 則丟棄此RREQ包以防止出現(xiàn)路由環(huán)，否則，更新此RREQ包并判斷該節(jié)點(diǎn)中是否有到目的節(jié) 點(diǎn)ndest的路徑，如果有，則沿著此路徑單播此RREQ包，否則，廣播此RREQ包；(2c)目的節(jié)點(diǎn)Iidest接收到RREQ包后沿著反向路由單播路徑回復(fù)數(shù)據(jù)包RREP給 源節(jié)點(diǎn)nsrc，RREP包中設(shè)有增加Path_addr、Energy、Coding_Cost區(qū)域，分別存儲(chǔ)從對(duì)應(yīng)的
RREQ包中得到的路徑信息、整條路徑上節(jié)點(diǎn)剩余能量的最小值即、路徑的編碼增
益函數(shù)NC⑴的值；(2d)中間節(jié)點(diǎn)接收到RREP后，首先判斷編碼機(jī)會(huì)，并根據(jù)=。!^以(2e)源節(jié)點(diǎn)接收到第一個(gè)RREP包等待2秒后，選擇路由判據(jù)EECAM⑴最小的路 徑作為最佳路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，即當(dāng)=時(shí)，路徑k為最佳傳輸路 徑；三.路徑維護(hù)步驟每一個(gè)節(jié)點(diǎn)定期向它的鄰居節(jié)點(diǎn)廣播hello包，以檢測(cè)鏈路是否失效，該hello包 中包含了節(jié)點(diǎn)的下兩跳鄰居信息，當(dāng)節(jié)點(diǎn)一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到它的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的hello 包，則判定該節(jié)點(diǎn)到此鄰居節(jié)點(diǎn)的鏈路斷開了，否則，判定此鏈路是連通的；本發(fā)明的效果可通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說(shuō)明1)實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)中使用ns-2網(wǎng)絡(luò)仿真工具，采用UDP數(shù)據(jù)源，節(jié)點(diǎn)的傳輸半徑為250米，緩存 隊(duì)列大小為50個(gè)封包，取α = 0. 7。2)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)1 本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種Y型網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示，以尋找從源節(jié)點(diǎn)1到目的節(jié)點(diǎn) 6的路徑。所有節(jié)點(diǎn)的初始能量值均設(shè)置為50焦耳，節(jié)點(diǎn)4不能監(jiān)聽到節(jié)點(diǎn)3發(fā)送的數(shù)據(jù) 包，節(jié)點(diǎn)5能監(jiān)聽到節(jié)點(diǎn)3發(fā)送的數(shù)據(jù)包，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)已存在節(jié)點(diǎn)3到節(jié)點(diǎn)1的數(shù)據(jù)流，在
7實(shí)驗(yàn)開始的第3秒，啟動(dòng)路徑發(fā)現(xiàn)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示，從圖5中可以看出，本發(fā)明 與COPE協(xié)議相比，能檢測(cè)到兩跳范圍內(nèi)的潛在編碼機(jī)會(huì)，充分利用編碼增益，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。實(shí)驗(yàn)2 本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一個(gè)20個(gè)節(jié)點(diǎn)的柵格網(wǎng)絡(luò)，如圖6所示，以尋找從源節(jié)點(diǎn)0 到目的節(jié)點(diǎn)19的路徑。關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)2、5、6的初始能量值設(shè)置為20焦耳，其它普通節(jié)點(diǎn)的初 始能量值設(shè)置為50焦耳，存在節(jié)點(diǎn)3到節(jié)點(diǎn)1的數(shù)據(jù)流和節(jié)點(diǎn)12到節(jié)點(diǎn)4的數(shù)據(jù)流，在實(shí) 驗(yàn)開始的第3秒，啟動(dòng)路徑發(fā)現(xiàn)過(guò)程。路徑發(fā)現(xiàn)結(jié)果如圖7所示，性能結(jié)果圖如圖8所示， 其中圖8(a)為網(wǎng)絡(luò)平均吞吐量與負(fù)載之間的關(guān)系，圖8(b)為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)死亡時(shí)間。從圖7可以看出使用本發(fā)明得到的路徑為0 — 4 —8 —9 — 10 — 14 — 18 — 19， 此路徑的剩余能量值高，避開了剩余能量值低的節(jié)點(diǎn)，路徑中存在潛在的編碼機(jī)會(huì)，充分利 用了編碼增益；使用COPE協(xié)議得到的路徑為0—1 — 2 — 3 — 7 — 11 — 15— 19，此路徑 存在潛在的編碼機(jī)會(huì)，但沒(méi)有避開剩余能量值低的節(jié)點(diǎn)，當(dāng)數(shù)據(jù)在此路徑上進(jìn)行傳輸時(shí)，節(jié) 點(diǎn)2將先于其他節(jié)點(diǎn)死亡，縮短了網(wǎng)絡(luò)生存期。從圖8(a)中可以看出，本發(fā)明與COPE協(xié)議相比顯著地提高了吞吐量，從圖8 (b) 中可以看出，本發(fā)明與COPE協(xié)議相比，延長(zhǎng)了節(jié)點(diǎn)的死亡時(shí)間，進(jìn)而延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存期。
權(quán)利要求
一種具有能量有效和編碼感知的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)方法，包括(1)路由判據(jù)設(shè)計(jì)步驟(1a)在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的任意一條路徑中選擇節(jié)點(diǎn)剩余能量值中的最小值作為該條路徑的剩余能量值，則路徑l的剩余能量值為A為路徑l上的節(jié)點(diǎn)集合，|A|為節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，El(ni)是路徑l上節(jié)點(diǎn)ni的剩余能量值；(1b)檢測(cè)源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的任意一條路徑上節(jié)點(diǎn)兩跳鄰居范圍內(nèi)的潛在編碼機(jī)會(huì)，用一個(gè)編碼增益函數(shù)來(lái)衡量路徑l上獲得的編碼增益，其中NCl(ni)為路徑l上節(jié)點(diǎn)ni的編碼增益函數(shù)，k為節(jié)點(diǎn)ni中可以編碼的原始數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)；(1c)根據(jù)(1a)和(1b)得到一種新的具有能量有效和編碼感知的路由判據(jù)H(l)為路徑l的跳數(shù)，L為源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的路徑集合，NC(l)為路徑l上的編碼增益函數(shù)，IE(l)為路徑l中節(jié)點(diǎn)的初始能量值，E(l)為路徑l的剩余能量值，α為調(diào)整系數(shù)，取值范圍為0≤α≤1；(2)路徑發(fā)現(xiàn)步驟(2a)源節(jié)點(diǎn)向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播路徑請(qǐng)求數(shù)據(jù)包RREQ，該RREQ包在AODV路由協(xié)議中RREQ包的基礎(chǔ)上增加了Path_addr區(qū)域，用來(lái)存放路徑信息即路徑上節(jié)點(diǎn)的IP地址；(2b)中間節(jié)點(diǎn)接收到RREQ包，先檢測(cè)此RREQ包是否已經(jīng)到達(dá)過(guò)此節(jié)點(diǎn)，如果是，則丟棄此RREQ包以防止出現(xiàn)路由環(huán)，否則，更新此RREQ包并判斷該節(jié)點(diǎn)中是否有到目的節(jié)點(diǎn)ndest的路徑，如果有，則沿著此路徑單播此RREQ包，否則，廣播此RREQ包；(2c)目的節(jié)點(diǎn)ndest接收到RREQ包后沿著反向路由單播路徑回復(fù)數(shù)據(jù)包RREP給源節(jié)點(diǎn)nsrc，RREP包中設(shè)有增加Path addr、Energy、Coding_Cost區(qū)域，分別存儲(chǔ)從對(duì)應(yīng)的RREQ包中得到的路徑信息、整條路徑上節(jié)點(diǎn)剩余能量的最小值即路徑的編碼增益函數(shù)NC(l)的值；(2d)中間節(jié)點(diǎn)接收到RREP后，首先判斷編碼機(jī)會(huì)，并根據(jù)以及更新Coding Cost區(qū)域；然后比較Energy區(qū)域與本節(jié)點(diǎn)的剩余能量值，如果本節(jié)點(diǎn)的剩余能量值低于Energy區(qū)域的值，則用本節(jié)點(diǎn)的剩余能量值更新Energy區(qū)域；最后沿著反向路由單播更新后的RREP包；(2e)源節(jié)點(diǎn)接收到第一個(gè)RREP包等待2秒后，選擇路由判據(jù)EECAM(l)最小的路徑作為最佳路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，即當(dāng)時(shí)，路徑k為最佳傳輸路徑；(3)路徑維護(hù)步驟每一個(gè)節(jié)點(diǎn)定期向它的鄰居節(jié)點(diǎn)廣播hello包，以檢測(cè)鏈路是否失效，該hello包中包含了節(jié)點(diǎn)的兩跳范圍內(nèi)的鄰居信息，當(dāng)節(jié)點(diǎn)一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到它的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的hello包，則判定該節(jié)點(diǎn)到此鄰居節(jié)點(diǎn)的鏈路斷開了，否則，判定此鏈路是連通的。FDA0000027698270000011.tif,FDA0000027698270000012.tif,FDA0000027698270000013.tif,FDA0000027698270000014.tif,FDA0000027698270000021.tif,FDA0000027698270000022.tif,FDA0000027698270000023.tif,FDA0000027698270000024.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)方法，其中步驟(Ib)所述的檢測(cè)源節(jié) 點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的任意一條路徑上節(jié)點(diǎn)兩跳鄰居范圍內(nèi)的潛在編碼機(jī)會(huì)，是在路徑I1和 路徑I2相交的節(jié)點(diǎn)Iii上進(jìn)行如下檢測(cè)(I)檢測(cè)路徑I1上Iii的下兩跳范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)能否監(jiān)聽到路徑I2上Iii的上兩跳范圍內(nèi) 的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包；(II)檢測(cè)路徑I2上Iii的下兩跳范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)能否監(jiān)聽到路徑I1上Iii的上兩跳范圍 內(nèi)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包；(III)如果能，則節(jié)點(diǎn)Iii具有編碼機(jī)會(huì)，否則，節(jié)點(diǎn)Iii不具有編碼機(jī)會(huì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有能量有效和編碼感知的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)方法。主要解決現(xiàn)有技術(shù)不能檢測(cè)出更多合理的編碼機(jī)會(huì)以及不能延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期的問(wèn)題。該方法包含路由判據(jù)的設(shè)計(jì)、路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)三部分，其中在路由判據(jù)設(shè)計(jì)中將編碼感知和能量有效相結(jié)合，定義新的路由判據(jù)EECAR；在路由發(fā)現(xiàn)中將路徑中節(jié)點(diǎn)的最小剩余能量值作為整條路徑的能量水平，在路徑選擇時(shí)避開剩余能量值小的節(jié)點(diǎn)，以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期，并主動(dòng)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)兩跳范圍內(nèi)的編碼機(jī)會(huì)，選擇編碼機(jī)會(huì)多的路徑作為傳輸路徑，提高吞吐量。在路由維護(hù)中hello包中包含兩跳范圍內(nèi)的鄰居信息，用來(lái)判斷兩跳范圍內(nèi)的編碼機(jī)會(huì)。本發(fā)明可用于能量受限的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)間相互通信選擇最優(yōu)傳輸路徑。
文檔編號(hào)H04W40/02GK101951656SQ20101029885
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月7日
發(fā)明者馮曉峰, 呂宗庭, 宗汝, 常紅娜, 彭建華, 李潔, 楊勇, 王旭宇, 蔡田齊一, 高新波 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)