本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于虛擬勢能場的礦井混合無線mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。

背景技術(shù)：

目前無線mesh網(wǎng)絡(luò)(WMN)路由協(xié)議主要有：目的節(jié)點序列距離矢量路由協(xié)議(DSDV)，自組織按需距離矢量路由協(xié)議(AODV)和混合無線Mesh路由協(xié)議(HWMP)。其中，

目的節(jié)點序列距離矢量路由協(xié)議(DSDV)是一種基于經(jīng)典Bellman-Ford算法的表驅(qū)動先驗式路由協(xié)議。自組織按需距離矢量路由協(xié)議(AODV)建立在DSDV算法之上，但它只在需要的時候才啟動路由發(fā)現(xiàn)過程，因此降低了路由維護的開銷?；旌蠠o線Mesh路由協(xié)議(HWMP)是一種混合式路由協(xié)議，該路由協(xié)議具有先驗式路由的快速性和反應(yīng)式路由的靈活性。以上典型路由協(xié)議沿用了Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計思想，沒有針對WMN的特點和應(yīng)用領(lǐng)域進行設(shè)計。隨著WMN應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能的要求不斷提高，以上路由協(xié)議難以滿足快速變化的應(yīng)用需求，例如當數(shù)據(jù)傳輸對網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量提出多種要求時，衡量網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的多個參數(shù)之間難以有效融合，實現(xiàn)既簡單又高效的路由決策。

更為重要的是，煤礦井下多為狹長巷道，且采煤工作面不斷推進，有線網(wǎng)絡(luò)以及傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障后自修復(fù)能力弱，而在混合WMNs中，終端可參與組網(wǎng)，能夠有效解決礦井網(wǎng)絡(luò)面臨的難題。礦井混合無線mesh網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)類型多樣，傳輸數(shù)據(jù)時對網(wǎng)絡(luò)時延、吞吐量等提出了不同的服務(wù)要求，這就需要路由協(xié)議能夠按需動態(tài)調(diào)整路由，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效穩(wěn)定傳輸?，F(xiàn)有的路由協(xié)議沒有針對礦井實際需求進行設(shè)計，應(yīng)用于煤礦井下時無法滿足緊急數(shù)據(jù)低時延，非緊急數(shù)據(jù)高吞吐量的傳輸需求，很難發(fā)揮混合WMNs的優(yōu)勢。同時，礦井混合WMNs的終端節(jié)點采用電池供電，能量受限，路由節(jié)點采用有線電源供電，能量充足。在路由決策過程中不僅要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行裕€需要優(yōu)化節(jié)點能耗，現(xiàn)有路由協(xié)議在設(shè)計時沒有充分考慮不同類型節(jié)點的特點，難以降低終端節(jié)點能耗，因此影響網(wǎng)絡(luò)生存時間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于滿足礦井混合WMN中不同類型數(shù)據(jù)的傳輸需求，解決終端節(jié)點能 量受限問題，本發(fā)明基于勢能場理論，提出了基于虛擬勢能場的礦井混合無線mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容：為實現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

基于虛擬勢能場的礦井混合無線mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，所述礦井混合無線mesh網(wǎng)絡(luò)中包括網(wǎng)關(guān)節(jié)點和其他節(jié)點；該協(xié)議包括以下步驟：

(1)網(wǎng)絡(luò)初始化，包括步驟：

(1-1)各節(jié)點生成自己的HELLO分組并廣播，HELLO分組中記錄有生成HELLO分組的節(jié)點的深度勢能值、緊急數(shù)據(jù)資源勢能值、非緊急數(shù)據(jù)資源勢能值和IP地址；各節(jié)點根據(jù)接收到的其他節(jié)點發(fā)送的HELLO分組生成鄰居表；鄰居表中記錄有該節(jié)點鄰居節(jié)點的IP地址、深度勢能值P_d、緊急數(shù)據(jù)資源勢能值和非緊急數(shù)據(jù)資源勢能值；

任意一個節(jié)點i的緊急數(shù)據(jù)資源勢能值和非緊急數(shù)據(jù)資源勢能值的計算公式為：

式中，P_{r_urgent}(i)和P_{r_non-urgent}(i)分別表示節(jié)點i的緊急數(shù)據(jù)資源勢能值和非緊急數(shù)據(jù)資源勢能值；Q_u(i)為節(jié)點i已緩存的緊急數(shù)據(jù)包個數(shù)；Q(i)為節(jié)點i已緩存的數(shù)據(jù)包總數(shù)；N(i)為節(jié)點i可緩存的數(shù)據(jù)包總數(shù)；E(i)為節(jié)點i剩余能量百分比；a為低能量門限；

(1-2)節(jié)點根據(jù)鄰居表生成兩張路由表：緊急數(shù)據(jù)路由表和非緊急數(shù)據(jù)路由表；兩路由表中均記載節(jié)點的鄰居地址和節(jié)點與鄰居節(jié)點之間的混合作用力F_h；F_h的計算公式為：

F_h(v，w)＝αF_d(v，w)+(1-α)F_r(v，w)

＝α(P_d(v)-P_d(w))/Δd+(1-α)(P_r(v)-P_r(w))/Δd

式中，v表示當前節(jié)點，w是v的鄰居節(jié)點；F_d(v，w)為節(jié)點v、w之間的深度作用力；α是可調(diào)參數(shù)，傳輸緊急數(shù)據(jù)時α＝α₁，傳輸非緊急數(shù)據(jù)時α＝α₂，且α₁≠α₂；F_r(v，w) 表示節(jié)點v、w之間的資源作用力；P_d(v)、P_d(w)分別表示節(jié)點v、w的深度勢能值；Δd表示節(jié)點v、w之間的距離，Δd取值為1；P_r(v)、P_r(w)分別表示節(jié)點v、w的資源勢能值，當節(jié)點i傳輸緊急數(shù)據(jù)時，P_r(i)＝P_{r_urgent}(i)，當節(jié)點i傳輸非緊急數(shù)據(jù)時，P_r(i)＝P_{r_non-urgent}(i)；

(1-3)在數(shù)據(jù)分組頭部添加用以區(qū)分緊急數(shù)據(jù)和非緊急數(shù)據(jù)的priority標志位，節(jié)點在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組時根據(jù)priority標志位選擇相應(yīng)的路由表進行路由選擇；

(2)以節(jié)點的深度勢能值為關(guān)鍵字建立虛擬勢能場，發(fā)送數(shù)據(jù)時從深度勢能值高的節(jié)點向深度勢能值低的節(jié)點發(fā)送；

(3)虛擬勢能場建立后，節(jié)點定期向鄰居節(jié)點廣播HELLO分組；節(jié)點接收到鄰居節(jié)點發(fā)送的HELLO分組后，搜索自已的鄰居表中該鄰居節(jié)點對應(yīng)的深度勢能值、緊急數(shù)據(jù)資源勢能值和非緊急數(shù)據(jù)資源勢能值，若這三個參數(shù)中的任意一個大于HELLO分組中記錄的對應(yīng)值，則將鄰居表中的深度勢能值、緊急數(shù)據(jù)資源勢能值和非緊急數(shù)據(jù)資源勢能值更新為HELLO分組中的對應(yīng)值；

(4)節(jié)點根據(jù)更新后的鄰居表計算與各鄰居節(jié)點之間的混合作用力更新值F′_h，并將F′_h與自己路由表中原本記錄的F_h值比較，若F′_h＞F_h，則令F_h＝F′_h；

(5)源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)分組時，首先根據(jù)數(shù)據(jù)分組頭部的priority標志位選擇相應(yīng)的路由表；再從選出的路由表中根據(jù)混合作用力值選擇路由，選出的路由中，第k跳節(jié)點為第k-1跳節(jié)點的路由表中與第k-1跳節(jié)點之間的混合作用力值最大的鄰居節(jié)點。

進一步的，所述步驟(1)中，節(jié)點生成鄰居表的方法為：

當節(jié)點接收到HELLO分組時，首先檢索自己的鄰居表中是否有關(guān)于發(fā)出HELLO分組的節(jié)點的信息，若沒有，則將HELLO分組中記錄的對應(yīng)節(jié)點的深度勢能值、緊急數(shù)據(jù)資源勢能值、非緊急數(shù)據(jù)資源勢能值和IP地址補充到自己的鄰居表中；若有，則放棄該HELLO分組。

進一步的，所述步驟(2)中，建立虛擬勢能場的步驟為：

(2-1)初始化所有節(jié)點的緊急數(shù)據(jù)資源勢能值和非緊急數(shù)據(jù)資源勢能值都為0，網(wǎng)關(guān)節(jié)點的深度勢能值為0，其他節(jié)點深度勢能值為網(wǎng)絡(luò)最大跳數(shù)；

(2-2)網(wǎng)關(guān)生成HELLO分組并向網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點廣播；其他節(jié)點接收到網(wǎng)關(guān)節(jié) 點發(fā)出的HELLO分組后，獲取HELLO分組中記錄的網(wǎng)關(guān)節(jié)點深度勢能值；

(2-3)節(jié)點接收到來自鄰居節(jié)點的HELLO分組，并判斷收到的HELLO分組中記錄的深度勢能值加1后是否小于節(jié)點自身的深度勢能值；若是，節(jié)點將自身的深度勢能值加1；否則，節(jié)點自身的深度勢能值保持不變；

(2-4)節(jié)點根據(jù)更新后的深度勢能值和自己的IP地址生成新的HELLO分組并向鄰居節(jié)點廣播；

(2-4)重復(fù)執(zhí)行步驟(2-2)、(2-3)，直到所有可連接節(jié)點的深度勢能值都小于網(wǎng)絡(luò)最大跳數(shù)，此時，虛擬勢能場建立完畢。

進一步的，所述HELLO分組包括：depth字段、resource_urgent字段、resource_non-urgent字段和node IP Address字段；depth、resource_urgent、resource_non-urgent和node IP Address字段分別記錄發(fā)出HELLO分組的節(jié)點的深度勢能值、緊急數(shù)據(jù)資源勢能值、非緊急數(shù)據(jù)資源勢能值和IP地址。

進一步的，各節(jié)點除了定期廣播HELLO分組外，當任意一節(jié)點的緊急數(shù)據(jù)資源勢能值或非緊急數(shù)據(jù)資源勢能值的變化幅度大于5％時，該節(jié)點向鄰居廣播HELLO分組。

進一步的，還包括步驟：定義緊急數(shù)據(jù)priority標志位為1，非緊急數(shù)據(jù)priority標志位為0；節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組時，若priority等于1，則選擇urgent_RT中的路由發(fā)送數(shù)據(jù)；若priority等于0，則選擇non-urgent_RT中的路由發(fā)送數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分組存入節(jié)點緩存時根據(jù)priority值降序排列，節(jié)點優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)分組。

進一步的，還包括路由維護，步驟為：

(7-1)各節(jié)點生成阻塞節(jié)點表；

(7-2)在數(shù)據(jù)分組頭部增加用于記錄該數(shù)據(jù)分組經(jīng)過的節(jié)點的字段；當數(shù)據(jù)分組到達某一節(jié)點時，該節(jié)點將數(shù)據(jù)分組頭部記錄的該數(shù)據(jù)分組經(jīng)過的節(jié)點加入自己的阻塞節(jié)點表，在選擇下一跳時避開阻塞節(jié)點表中的節(jié)點。

進一步的，所述阻塞節(jié)點表僅記錄數(shù)據(jù)分組最新經(jīng)過的三跳節(jié)點。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的路由協(xié)議能夠滿足礦井混合WMNs中緊急數(shù)據(jù)低時延、非緊急數(shù)據(jù)高吞吐量的傳輸需求，并解決終端節(jié)點能量受限問題。該路由協(xié)議選取節(jié)點的多個參數(shù)構(gòu)建深度勢能場和資源勢能場，然后根據(jù)不同類型數(shù)據(jù)的傳輸需求將各個勢能場相互疊加，通過物理學(xué)場論的原理組成混合勢能場，根據(jù)相鄰節(jié)點之間的勢能差建立路由，為不同的應(yīng)用提供區(qū)分服務(wù)。本發(fā)明設(shè)計的路由協(xié)議僅需局部 信息即可做出路由決策，無需獲取整個網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù)，這種分布式路由協(xié)議具有較小的網(wǎng)絡(luò)開銷與較好的可擴展性。實驗結(jié)果表明，與現(xiàn)有路由協(xié)議相比，本文路由協(xié)議傳輸兩種類型的數(shù)據(jù)時，在端到端時延、投遞率方面都更具優(yōu)勢，同時終端節(jié)點使用均衡，能夠延長網(wǎng)絡(luò)生存時間，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

附圖說明

圖1為HELLO分組結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的分布圖；

圖3為虛擬勢能場示意圖；

圖4為路由選擇的流程示意圖。

具體實施方式

為滿足礦井混合WMN中不同類型數(shù)據(jù)的傳輸需求，解決終端節(jié)點能量受限問題，本發(fā)明基于勢能場理論，提出了基于虛擬勢能場的礦井混合無線mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。為實現(xiàn)上述路由協(xié)議，本發(fā)明根據(jù)礦井混合WMN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮R聚性特點，選取不同的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)構(gòu)造不同的勢能場，并為網(wǎng)關(guān)節(jié)點設(shè)置最低的勢能值，數(shù)據(jù)分組在勢能場的作用下向網(wǎng)關(guān)匯聚，實現(xiàn)基于虛擬勢能場的路由協(xié)議。該路由協(xié)議包含以下部分：網(wǎng)絡(luò)初始化、建立勢能場、節(jié)點間信息交換、路由建立、路由選擇、路由維護。具體實現(xiàn)步驟如下：

步驟一，網(wǎng)絡(luò)初始化：

1、為節(jié)點信息表、鄰居表、路由表分配存儲空間。

2、初始化節(jié)點信息。包括IP地址、緩存空間大小、剩余能量、勢能值。其中，網(wǎng)關(guān)的深度勢能值為0，其他節(jié)點深度勢能值為網(wǎng)絡(luò)最大跳數(shù)。所有節(jié)點的資源勢能值都為0。

步驟二，建立勢能場：

由網(wǎng)關(guān)首先廣播HELLO分組，鄰居節(jié)點接收并處理后繼續(xù)向外擴散，直到所有節(jié)點都確定各自的勢能值。HELLO分組結(jié)構(gòu)如圖1所示。HELLO分組中Type為類型標識；TTL為生存時間，設(shè)置為1；Node IP Address記錄節(jié)點IP地址；depth記錄節(jié)點的深度勢能值；resource_urgent和resource_non-urgent分別記錄節(jié)點的緊急數(shù)據(jù)資源勢能值和非緊急數(shù)據(jù)資源勢能值。計算公式如下：

其中P_r(w)為節(jié)點w的資源勢能值；Q_u(w)為w已緩存的緊急數(shù)據(jù)包個數(shù)；Q(w)為w已緩存的數(shù)據(jù)包總數(shù)；N(w)為w可緩存的數(shù)據(jù)包總數(shù)；E(w)為節(jié)點剩余能量百分比；a為低能量門限，此處取0.1。計算后的P_r(w)取值范圍為[0，1]。

勢能場建立過程如下：

(1)網(wǎng)關(guān)生成HELLO分組并廣播。其中resource_urgent、resource_non-urgent、depth、Node IP Address對應(yīng)等于網(wǎng)關(guān)當前的信息。

(2)節(jié)點接收并處理HELLO分組。收到HELLO分組后以Node IP Address為關(guān)鍵字建立鄰居表，記錄鄰居節(jié)點的深度勢能值和兩個資源勢能值，即depth、resource_urgent和resource_non-urgent。另外，若接收到的depth加1后小于當前節(jié)點的深度勢能值，則將當前節(jié)點信息表中的深度勢能值更新為depth加1。

(3)節(jié)點生成HELLO分組并廣播。根據(jù)公式1計算節(jié)點當前的兩個資源勢能值，然后和節(jié)點信息表中的深度勢能值、IP地址一起生成新的HELLO分組并向鄰居廣播。

(4)重復(fù)步驟(2)、(3)，直到所有可連接節(jié)點的深度勢能值都小于網(wǎng)絡(luò)最大跳數(shù)。

步驟三，節(jié)點間信息交換：

節(jié)點通過HELLO數(shù)據(jù)包定期交換信息，維護鄰居表。由于節(jié)點資源勢能值不斷變化，若僅定時廣播HELLO分組容易造成信息更新不及時。若僅在節(jié)點資源發(fā)生變化時廣播HELLO分組，那么若某節(jié)點資源勢能值長時間不變，又會被其鄰居節(jié)點誤認為該節(jié)點已斷開連接。因此節(jié)點在兩種情況下向其鄰居廣播HELLO分組：(1)當節(jié)點資源勢能值變化幅度大于5％時，向鄰居廣播HELLO分組；(2)每隔1s廣播一次HELLO分組。上述兩種機制同時使用，只要滿足其中一個條件節(jié)點即廣播HELLO分組。

步驟四，路由建立：

基于虛擬勢能場的路由協(xié)議需要根據(jù)數(shù)據(jù)類型動態(tài)調(diào)整路由，因此節(jié)點維護兩張路由表：urgent_RT和non-urgent_RT，主要包含下一跳IP地址和混合作用力F_h，由公式2計算。

其中v表示當前節(jié)點，w是v的鄰居節(jié)點；F_d為深度作用力；F_r為資源作用力；P_d為深度勢能值；P_r為資源勢能值；Δd表示兩節(jié)點之間的距離，由于v與w是鄰居，所以取值為1；α是可調(diào)參數(shù)，本實施例中設(shè)置傳輸緊急數(shù)據(jù)時取0.6，傳輸非緊急數(shù)據(jù)時取0.3。在計算勢能差時，緊急數(shù)據(jù)的節(jié)點資源勢能值用resource_urgent計算，更新的路由信息存入urgent_RT表；非緊急數(shù)據(jù)節(jié)點資源勢能值用resource_non-urgent計算，更新的路由信息存入non-urgent_RT表。

路由建立過程如下：

(1)節(jié)點收到HELLO分組后，根據(jù)Node IPAddress查找鄰居表中與之對應(yīng)的節(jié)點，若HELLO分組中的depth、resource_urgent、resource_non-urgent小于鄰居表中對應(yīng)的值，則更新鄰居表。

(2)當鄰居表中有記錄更新時，根據(jù)公式2計算該鄰居的混合作用力F_h，并與路由表中現(xiàn)存的路由記錄比較，若F_h更大則更新路由表。

步驟五，路由選擇：

基于虛擬勢能場的路由協(xié)議為了區(qū)分數(shù)據(jù)類型，在數(shù)據(jù)分組的頭部添加了priority標志位，緊急數(shù)據(jù)設(shè)置為1，非緊急數(shù)據(jù)為0。數(shù)據(jù)包存入節(jié)點緩存時根據(jù)priority值降序排列，這樣在同一節(jié)點的緩存隊列中，緊急數(shù)據(jù)包能夠先于非緊急數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，降低傳輸時延。節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組時，若priority等于1，則選擇urgent_RT中的路由發(fā)送數(shù)據(jù)；若priority等于0，則選擇non-urgent_RT中的路由發(fā)送數(shù)據(jù)。

步驟六，路由維護：

基于虛擬勢能場的路由協(xié)議使用分布式路由策略，節(jié)點根據(jù)其鄰居與自身的勢能差確立路由，由于各個節(jié)點的勢能值不斷更新，路由可能出現(xiàn)環(huán)路，所以在維護階段主要任務(wù)是環(huán)路避免。本發(fā)明提出的路由協(xié)議在數(shù)據(jù)分組頭部記錄其經(jīng)過的節(jié)點，將這些節(jié)點加入阻塞節(jié)點表，在選擇下一跳時避開阻塞節(jié)點表中的節(jié)點。若重復(fù)出現(xiàn)較大的環(huán)路，說明該環(huán)路區(qū)域的整體勢能值比周圍低，環(huán)路外圍可能出現(xiàn)大面積擁塞或其他故障，這種情況即使避開環(huán)路上的節(jié)點，也難以選出更好的路徑，反而加重周圍節(jié)點的負載，因 此阻塞節(jié)點表只記錄數(shù)據(jù)分組最新經(jīng)過的三跳節(jié)點。對于較大的環(huán)路，待擁塞緩解或故障修復(fù)后節(jié)點能夠自主查找到新路徑。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。

礦井混合WMN中節(jié)點的位置決定其到網(wǎng)關(guān)的跳數(shù)，距離網(wǎng)關(guān)越遠跳數(shù)越大，如圖2所示，H(x)表示節(jié)點x到網(wǎng)關(guān)的跳數(shù)，即節(jié)點深度。

根據(jù)物理學(xué)中場論原理，若將網(wǎng)關(guān)勢能值設(shè)置為0，則各個節(jié)點的勢能值可以抽象為如圖3所示的深度勢能場，數(shù)據(jù)分組會自發(fā)的從勢能高的節(jié)點向勢能低的節(jié)點移動，最終到達網(wǎng)關(guān)。同樣的原理可以利用節(jié)點緩存空間使用率和剩余能量百分比構(gòu)建節(jié)點資源勢能場。

下面將給出具體的實例，分析基于虛擬勢能場的路由協(xié)議如何進行路由選擇。

實例分析：

(a)如圖4所示的網(wǎng)絡(luò)拓撲，其中S為源節(jié)點，GW為網(wǎng)關(guān)。圖4中各節(jié)點的深度勢能值P_d、節(jié)點之間的深度作用力F_d如表1所示。

表1

初始狀態(tài)下沒有緩存隊列且終端能量相等，路由選擇僅與深度作用力F_d相關(guān)，由表1得出初始狀態(tài)下S發(fā)送緊急和非緊急數(shù)據(jù)時都會選擇路徑S→D→E→GW，如圖4(a)，該路徑為最短路徑。

緊急數(shù)據(jù)優(yōu)先級高，若節(jié)點出現(xiàn)緩存隊列，可以排到隊列前端優(yōu)先發(fā)送，且發(fā)送緊急數(shù)據(jù)時不考慮節(jié)點剩余能量，優(yōu)先選擇最短路徑，因此隨著網(wǎng)絡(luò)的運行緊急數(shù)據(jù)仍選擇S→D→E→GW。接下來重點討論發(fā)送非緊急數(shù)據(jù)時的路由決策過程。

(b)隨著網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分組的增加，節(jié)點可能出現(xiàn)緩存，能量也逐漸消耗，假設(shè)各節(jié)點的深度勢能值P_d不變(如表5所示)，資源勢能值P_r、深度作用力F_d、資源作用力F_r如表2所示。

表2

基于虛擬勢能場的路由協(xié)議在處理非緊急數(shù)據(jù)時公式2中α取0.3(由實驗確定)，可計算出各節(jié)點之間的混合作用力F_h如表2所示，最終推出S發(fā)送非緊急數(shù)據(jù)時選擇S→A→B→C→GW如圖4(b)。該路徑中S和A的深度勢能值相等，也就是說當節(jié)點D緩存數(shù)據(jù)較多或能量較低時，S會選擇和自己深度勢能值相等的A節(jié)點作為下一跳，而不是最短路徑上的D節(jié)點。

(c)當網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點緩存隊列已滿或剩余能量非常低時，本發(fā)明提出的路由協(xié)議在發(fā)送非緊急數(shù)據(jù)時會避開相應(yīng)節(jié)點，如圖4(c)中的節(jié)點B、E、G。假設(shè)各節(jié)點的深度勢能值P_d如表1所示，資源勢能值P_r、深度作用力F_d、資源作用力F_r如表2所示。則根據(jù)公式2可計算出各節(jié)點之間的混合作用力F_h如表3所示。

表3

當S發(fā)送非緊急數(shù)據(jù)時，最終選擇路徑S→D→F→J→K→H→GW，如圖4(c)。該路徑中P_d(F)＞P_d(D)，說明當深度勢能較小的鄰居(如E)負載過重時，節(jié)點D會選擇深度勢能更高而資源勢能較低的鄰居(如F)作為下一跳，以此緩解過重的鏈路負載，避免擁塞和大量丟包。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。