專利名稱：一種基于能量均衡的深空傳感器網絡組播路由方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種基于能量均衡的深空傳感器網絡組播路由方法。
背景技術：
在現有技術中，公知的技術是近年來，隨著人類社會的進步和發(fā)展，人類考察、勘探地外能源和拓展太陽系生存空間的需求也變得更加迫切。無線傳感器網絡由于其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點，在深空探測方面有著得天獨厚的條件和技術優(yōu)勢，隨著人類對外太空探測活動的進行，深空傳感器網絡應運而生。
深空傳感器網絡具有以下幾個顯著的特點(I)動態(tài)、隨機的網絡拓撲結構節(jié)點處于移動的狀態(tài)，可以隨時隨地以自組織方式構建網絡，受能量限制不適合采用復雜的組網方式。(2)間歇連接、頻繁割裂的鏈路狀態(tài)由于節(jié)點的移動性和通信距離的限制，不能保證數據傳輸的實時性，同時為了降低發(fā)射功率以節(jié)約能量，采用多跳路由傳輸數據。(3)帶寬受限且時變深空環(huán)境的復雜性導致了受限且時變的網絡帶寬，要求網絡具備容遲、容斷、容錯特性。(4)能量有限傳感器節(jié)點只能利用自身攜帶的太陽能電池提供能量。當傳感器節(jié)點處于黑暗狀態(tài)且電池能量耗盡時，將進入停止工作狀態(tài)。深空傳感器網絡中最寶貴的資源之一就是能量，可以通過設計良好的信息收發(fā)模式以節(jié)約節(jié)點能量。(5)路由協(xié)議簡單移動節(jié)點的存儲和運算能力較弱，不適合運行復雜的路由算法。深空環(huán)境的惡劣和復雜性給深空傳感器網絡帶來嚴峻的考驗，造成傳感器節(jié)點的失效，這樣的環(huán)境要求深空傳感器網絡具有容遲與容斷的特性。相對單播而言，組播路由的優(yōu)勢在于在減少網絡帶寬，提高數據發(fā)送速率。因此，有必要研究深空傳感器網絡的組播路由協(xié)議。在深空傳感器網絡中，由于鏈路帶寬的時變性和鏈路的間歇連接，造成網絡拓撲結構的動態(tài)變化，同時深空通信環(huán)境復雜，這些因素都導致了傳輸質量的下降和傳輸效率的降低。這是現有技術所存在的不足之處。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種基于能量均衡的深空傳感器網絡組播路由方法的技術方案，該方案實現節(jié)點間的能量均衡。保證數據傳輸的的聞能可罪，具有更聞的實用性。本方案是通過如下技術措施來實現的一種基于能量均衡的深空傳感器網絡組播路由方法，其特征在于包括如下步驟I)系統(tǒng)初始化，為每個節(jié)點創(chuàng)建一個數據表，數據表包括節(jié)點ID、節(jié)點的傳輸概率
表、能量概率表；2)確定網絡節(jié)點中的源節(jié)點S和源節(jié)點無線收發(fā)距離r內的節(jié)點組D，
3)源節(jié)點S要發(fā)送數據給節(jié)點組D時，首先創(chuàng)建一個RREQ數據包，RREQ數據包中包括RREQ數據包的ID、源節(jié)點的地址、組播目的節(jié)點D的地址列表、源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸概率表、源節(jié)點的能量概率表，源節(jié)點周期性的廣播數據包，直到超出RREQ數據包的生存時間或者組播目的節(jié)點組D的地址列表為空；4)中間節(jié)點收到RREQ數據包后，判斷RREQ數據包的ID和源節(jié)點的地址是否在記錄中，如果存在，則丟棄此RREQ數據包，如果不存在，則將RREQ數據包的ID和源節(jié)點的地址寫入緩存中，并根據目的節(jié)點的地址列表、傳遞概率表和能量概率表，計算源節(jié)點與目的節(jié)點的能量/傳遞概率、中間節(jié)點與目的節(jié)點的能量/傳遞概率，分別比較兩節(jié)點與目的節(jié)點的能量/傳遞概率，如果中間節(jié)點的能量/傳遞概率小于源節(jié)點的能量/傳遞概率，則不做任何處理；如果中間節(jié)點的能量/傳遞概率大于源節(jié)點的能量/傳遞概率，則計算中間節(jié)點的平均能量/傳遞概率閾值，與源節(jié)點的平均能量/傳遞概率閾值相比較，小于該閾值時不處理RREQ數據包，大于時該閾值時中間節(jié)點向源節(jié)點返回一個RREP數據包，RREP數據 包包括RREP數據包的ID、源節(jié)點的地址、當前節(jié)點的地址、符合條件的目的地址列表Dl ；5)當源節(jié)點收到RREP數據包后，比較RREP數據包的ID和源節(jié)點的地址是否與之前發(fā)送的RREQ數據包相同，如果相同，則查看RREP數據包的ID，如果源節(jié)點中沒有數據包的ID的記錄，則證明是一條新的數據包，并發(fā)送一份消息副本給中間節(jié)點，之后刪除與符合條件的目的地址列表Dl重復的目的節(jié)點地址；6)如果源節(jié)點的目的節(jié)點組D的地址列表為空，則執(zhí)行步驟3)；7)所有中間節(jié)點執(zhí)行步驟3)直到消息到達目的節(jié)點或超過生存時間被丟棄，當消息超過其生存時間時，則從緩存中刪除。所述的步驟4)中能量/傳遞概率通過公式EP(a，D)=P(a，D) X μ +Pe(a) X (1-μ )計算，其中P(a，D)為a與D之間的傳輸概率，μ e
表示表示能量/傳遞概率的權重參數，Pe (a)是節(jié)點a的能量概率。所述的步驟4)中平均能量/傳遞概率閾值通過公式
權利要求
1.一種基于能量均衡的深空傳感器網絡組播路由方法，其特征在于包括如下步驟 O系統(tǒng)初始化，為每個節(jié)點創(chuàng)建一個數據表，數據表包括節(jié)點ID、節(jié)點的傳輸概率表、能量概率表； 2)確定網絡節(jié)點中的源節(jié)點S和源節(jié)點無線收發(fā)距離r內的節(jié)點組D， 3)源節(jié)點S要發(fā)送數據給節(jié)點組D時，首先創(chuàng)建一個RREQ數據包，RREQ數據包中包括RREQ數據包的ID、源節(jié)點的地址、組播目的節(jié)點D的地址列表、源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸概率表、源節(jié)點的能量概率表，源節(jié)點周期性的廣播數據包，直到超出RREQ數據包的生存時間或者組播目的節(jié)點組D的地址列表為空； 4)中間節(jié)點收到RREQ數據包后，判斷RREQ數據包的ID和源節(jié)點的地址是否在記錄中，如果存在，則丟棄此RREQ數據包，如果不存在，則將RREQ數據包的ID和源節(jié)點的地址寫入緩存中，并根據目的節(jié)點的地址列表、傳遞概率表和能量概率表，計算源節(jié)點與目的節(jié)點的能量/傳遞概率、中間節(jié)點與目的節(jié)點的能量/傳遞概率，分別比較兩節(jié)點與目的節(jié)點的能量/傳遞概率，如果中間節(jié)點的能量/傳遞概率小于源節(jié)點的能量/傳遞概率，則不做任何處理；如果中間節(jié)點的能量/傳遞概率大于源節(jié)點的能量/傳遞概率，則計算中間節(jié)點的平均能量/傳遞概率閾值，與源節(jié)點的平均能量/傳遞概率閾值相比較，小于該閾值時不處理RREQ數據包，大于時該閾值時中間節(jié)點向源節(jié)點返回一個RREP數據包，RREP數據包包括RREP數據包的ID、源節(jié)點的地址、當前節(jié)點的地址、符合條件的目的地址列表Dl ； 5)當源節(jié)點收到RREP數據包后，比較RREP數據包的ID和源節(jié)點的地址是否與之前發(fā)送的RREQ數據包相同，如果相同，則查看RREP數據包的ID，如果源節(jié)點中沒有數據包的ID的記錄，則證明是一條新的數據包，并發(fā)送一份消息副本給中間節(jié)點，之后刪除與符合條件的目的地址列表Dl重復的目的節(jié)點地址； 6)如果源節(jié)點的目的節(jié)點組D的地址列表為空，則執(zhí)行步驟3)； 7)所有中間節(jié)點執(zhí)行步驟3)直到消息到達目的節(jié)點或超過生存時間被丟棄，當消息超過其生存時間時，則從緩存中刪除。
2.根據權利要求I所述的基于能量均衡的深空傳感器網絡組播路由方法，其特征是所述的步驟4)中能量/傳遞概率通過公式 EP (a, D)=P(a，D) X μ+Pe (a) X (l-μ)計算，其中P (a, D)為a與D之間的傳輸概率，μ e [O, I]表示表示能量/傳遞概率的權重參數，Pe (a)是節(jié)點a的能量概率。
3.根據權利要求I或2所述的基于能量均衡的深空傳感器網絡組播路由方法，其特征是所述的步驟4)中平均能量/傳遞概率閾值通過公式
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于能量均衡的深空傳感器網絡組播路由方法的技術方案，該方案屬于深空傳感器網絡技術領域。主要包括相鄰節(jié)點交換信息并及時更新節(jié)點的傳遞概率表和能量概率表；根據鄰居節(jié)點傳遞概率和能量概率判斷鏈路的可靠性，進行信道選擇；網絡擁塞時，采用消息的生存時間、節(jié)點的傳遞概率和能量概率作為影響因子以有效地轉移消息。本發(fā)明在一定程度上保持了節(jié)點的能量均衡，提高了網絡的生存時間，確保了數據傳輸的可靠性，具有更高的實用性。
文檔編號H04W28/08GK102984764SQ20121055656
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權日2012年12月19日
發(fā)明者趙克文, 周賢偉, 孟郁潔 申請人:山東黃金集團有限公司