基于鏈路質(zhì)量的層次型路由方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于鏈路質(zhì)量的層次型路由方法，以鏈路質(zhì)量為基礎(chǔ)，以層次型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為前提，進(jìn)行路由方法的設(shè)計和實現(xiàn)，以彌補(bǔ)平面型路由方法效率偏低、層次型路由方法考慮鏈路質(zhì)量不足的缺陷，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)效率。本發(fā)明提出了基于時間窗口的指數(shù)加權(quán)移動平均算法與均值LQI相結(jié)合的鏈路質(zhì)量預(yù)測方法，可以準(zhǔn)確及時的獲取節(jié)點(diǎn)間鏈路質(zhì)量信息。EBCLQ方法采用基于LQEWAL鏈路質(zhì)量預(yù)測方法的網(wǎng)絡(luò)初始化算法，通過NIL算法可以獲取節(jié)點(diǎn)間鏈路質(zhì)量和能量等信息。EBCLQ方法提出了由候選簇頭產(chǎn)生、正式簇頭確立、簇建立三步組成的成簇過程。EBCLQ方法提出了基于鏈路質(zhì)量的時隙分配算法和基于簇頭分類的多跳算法。
【專利說明】基于鏈路質(zhì)量的層次型路由方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種路由方法，具體地說是涉及一種基于鏈路質(zhì)量的層次型路由方法，屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無線通信技術(shù)的進(jìn)步，推動了低功耗多功能傳感器的發(fā)展，并孕育出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)克服了傳統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)諸如不易部署、成本高昂等缺點(diǎn)，使其在環(huán)境監(jiān)測、軍事監(jiān)控，基建保護(hù)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，體現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景。
[0003]當(dāng)前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的最大挑戰(zhàn)就是能量有限，作為組網(wǎng)基礎(chǔ)的路由方法在設(shè)計時就必需利用網(wǎng)絡(luò)自身特性，降低節(jié)點(diǎn)能耗和平衡網(wǎng)絡(luò)整體能耗，提升網(wǎng)絡(luò)效率，延長網(wǎng)絡(luò)壽命。
[0004]節(jié)點(diǎn)能耗主要由通信能耗、處理能耗、偵聽能耗三部分組成，通信能耗是各能耗中所占比例最高的。如何提升單次通信的成功率和減少非必要性通信，成了路由方法設(shè)計的關(guān)鍵。提升單次通信的成功率，需要節(jié)點(diǎn)選擇鏈路質(zhì)量較好的信道；減少非必要性通信，需要一個良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制。目前，雖然路由方法方面已有大量的研究成果。但是，在構(gòu)建高效的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，同時全面考慮鏈路質(zhì)量的路由方法卻少見。在此環(huán)境下，結(jié)合鏈路質(zhì)量因素對路由方法的重要性和層次型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高效性，提出一種在保證鏈路質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提高通信效率的路由方法，是亟需解決的重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:針對平面型路由方法效率偏低，層次型路由方法考慮鏈路質(zhì)量不足的缺陷，提出了一種基于鏈路質(zhì)量的能耗均衡層次型路由方法(Energy Balanced Clusterrouting algorithm based on Link Quality, EBCLQ),簡稱為基于鏈路質(zhì)量的層次型路由方法。
[0006]技術(shù)方案:一種基于鏈路質(zhì)量的層次型路由方法，為基于時間窗口的指數(shù)加權(quán)移動平均算法與均值LQI相結(jié)合的鏈路質(zhì)量預(yù)測方法(Link Quality Estimation based onWMEWMA and Average LQI, LQEffAL), LQEWAL鏈路質(zhì)量預(yù)測方法，結(jié)合了現(xiàn)有的基于時間窗口的指數(shù)加權(quán)移動平均算法和鏈路質(zhì)量硬件參數(shù)(均值鏈路質(zhì)量指示)，以便準(zhǔn)確及時的獲取節(jié)點(diǎn)間鏈路質(zhì)量信息。
[0007]通過NIL算法(網(wǎng)絡(luò)初始化算法,NetworkInitialization based on LQEffAL,NIL算法)，獲取節(jié)點(diǎn)間鏈路質(zhì)量和能量等信息。
[0008]針對以往成簇算法中存在簇頭分布不均和簇頭過多的問題，根據(jù)NIL算法獲取的節(jié)點(diǎn)間鏈路質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)信息，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化工作。
[0009]提出了由候選簇頭產(chǎn)生、正式簇頭確立、簇建立三步組成的成簇過程。
[0010]其中，候選簇頭產(chǎn)生采取基于平均鏈路質(zhì)量和平均能量的候選簇頭選舉算 法(Candidate Cluster-head Election based on average Link quality andEnergy, CCELE),以一跳內(nèi)節(jié)點(diǎn)平均能量和平均鏈路質(zhì)量為參數(shù)，由鄰居節(jié)點(diǎn)相互競爭產(chǎn)生;
[0011]正式簇頭確立采取基于候選簇頭的正式簇頭確立算法(Formal Cluster-head toEstablish based on Candidate Cluster-head, FCECC),由一跳內(nèi)候選族頭進(jìn)一步競爭確立；
[0012]簇建立階段，節(jié)點(diǎn)選擇同自身通信能耗最小的簇頭加入。
[0013]針對簇內(nèi)通信可能存在的消息碰撞和簇間通信能耗、延時過高的缺點(diǎn)，提出了基于鏈路質(zhì)量的時隙分配算法(Slot Allocation based on Link quality, SAL)和基于族頭分類的多跳算法(Mult1-Hop or One-Hop based on Cluster-headClassification, M0CC)。
[0014]SAL算法按各簇成員同簇頭間鏈路質(zhì)量高低順序進(jìn)行簇內(nèi)時隙分配；
[0015]MOCC算法按簇頭與sink節(jié)點(diǎn)鏈路質(zhì)量和基于鏈路質(zhì)量的通信能耗將其分為OH(One-Hop)類和MO (Mulit-Hop or One-Hop)類，采取OH類簇頭單跳，MO類單跳或多跳的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略。
[0016]有益效果:相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的基于鏈路質(zhì)量的層次型路由方法，以鏈路質(zhì)量為基礎(chǔ)，采用層次型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行路由方法的設(shè)計和實現(xiàn)，以彌補(bǔ)平面型路由方法效率偏低、層次型路由方法考慮鏈路質(zhì)量不足的缺陷，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例的層次型路由方法的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實施例的EBCLQ方法一輪流程圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實施例的簇頭聚堆問題示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明實施例的簇頭選舉流程圖；
[0021]圖5為本發(fā)明實施例的未收到簇頭信息節(jié)點(diǎn)的成簇情況圖；
[0022]圖6為本發(fā)明實施例的簇間數(shù)據(jù)傳輸圖；
[0023]圖7為本發(fā)明實施例的簇間算法流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0025]平面型路由方法核心思想:所有節(jié)點(diǎn)地位相同，作用相同，數(shù)據(jù)以單跳或多跳的方式發(fā)送給sink節(jié)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是方法簡單，易于維護(hù)，對于數(shù)目少的小型網(wǎng)絡(luò)適用。缺點(diǎn)是大多平面型方法依賴泛洪和持續(xù)消息廣播，即使考慮了鏈路質(zhì)量，通信量依然很大，網(wǎng)絡(luò)整體能耗極高，難以應(yīng)用于高密度、規(guī)模大的網(wǎng)絡(luò)。
[0026]圖1所示的是層次型路由方法的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。層次型路由方法采取與平面型路由方法截然不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其思想:將整個監(jiān)測區(qū)域分為若干個大小不等(或相等)的“簇”，每個簇有一個簇頭節(jié)點(diǎn)和若干簇成員節(jié)點(diǎn)，簇成員按照TDMA與簇頭通信，簇頭以單跳或多跳方式與sink節(jié)點(diǎn)通信。
[0027]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方法設(shè)計的挑戰(zhàn)概括為兩點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性和能量有限性。當(dāng)前大部分路由方法都重點(diǎn)考慮了能量有限，卻忽略了網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性，尤其是鏈路質(zhì)量動態(tài)變化對網(wǎng)絡(luò)的影響。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，任意節(jié)點(diǎn)間通信都會發(fā)生鏈路不穩(wěn)定，甚至不可通信的情況。路由方法的實現(xiàn)又是以節(jié)點(diǎn)間相互協(xié)作多跳通信為基礎(chǔ)，各單跳鏈路質(zhì)量自然對整個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑效率影響重大。
[0028]節(jié)點(diǎn)收包率(Packet Receive Ratio, PRR)是兩個節(jié)點(diǎn)通信鏈路質(zhì)量的度量，定義為:假設(shè)i節(jié)點(diǎn)作為發(fā)送者在t時間內(nèi)共發(fā)出η個數(shù)據(jù)包，j節(jié)點(diǎn)作為接受者在t時間內(nèi)接受到m (m≤η)個數(shù)據(jù)包，那么i節(jié)點(diǎn)發(fā)向j節(jié)點(diǎn)方向的收包率PRR為:
PRR = P1'1' U。PRR為I時，鏈路質(zhì)量最好，即節(jié)點(diǎn)間的每次收發(fā)包都是一次性完成，
無丟包情況 '為O時，鏈路質(zhì)量最差，丟包率為100%。
[0029]鏈路質(zhì)量指示(Link Quality Indication, LQI)是衡量鏈路質(zhì)量的指標(biāo),是用于鏈路質(zhì)量預(yù)測的硬件參數(shù)，單次LQI與PRR值相關(guān)性不是很好，但均值LQI與PRR有良好的相關(guān)性，因此可以作為上層路由方法對鏈路質(zhì)量預(yù)測的參考。
[0030]綜上，高效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方法必須要考慮到鏈路質(zhì)量重要性。指數(shù)加權(quán)移動平均算法(Exponentially Weighted Moving Average, EWMA)是基于軟件的鏈路質(zhì)量預(yù)測算法(周期性發(fā)送探測消息或者持續(xù)偵聽網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)消息，直接得出節(jié)點(diǎn)間PRR值，用以預(yù)測鏈路質(zhì)量)。它利用802.11或802.15.4協(xié)議廣播數(shù)據(jù)包丟失后不重傳的特點(diǎn)，周期性廣播包含序列號和時間戳的探測消息，通過統(tǒng)計和計算直接得出節(jié)點(diǎn)間正、反向PRR值?；跁r間窗口的指數(shù)加權(quán)移動平均算法(Window Mean Exponentially Weighted MovingAverage, WMEWMA)就是改進(jìn)了 EWMA算法:它不需要保存大量歷史記錄和反復(fù)計算PRR值，通過對歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)的線性擬合，使之只需一個初始值和一個當(dāng)前采樣值。如此就降低了存儲需求和計算需求，提高了預(yù)測精度和效率。
[0031]本發(fā)明為了能夠以盡可能小的能耗代價獲取較好的鏈路質(zhì)量信息，提出了較適合于層次型路由方法的鏈路質(zhì)量預(yù)測方法(LQEWAL)，它是結(jié)合WMEWMA算法和均值LQI的鏈路預(yù)測算法。具體描述:
[0032]在每一輪，簇頭與簇成員間鏈路質(zhì)量采用均值LQI計算獲得；簇間鏈路質(zhì)量，采用WMEWMA算法獲取。監(jiān)測區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)與其一跳鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路質(zhì)量，采取每隔一定輪數(shù)進(jìn)行一次WMEWMA算法計算獲得。具體步驟如下:
[0033]注:此處給出的PRR是正向的鏈路質(zhì)量,反向鏈路質(zhì)量同理可得
[0034]①簇內(nèi)鏈路質(zhì)量預(yù)測，采用均值LQI計算獲得。先求得LQI均值LQI噸=汰LQ!







(k為簇內(nèi)每個成員收到的簇頭消息數(shù)目)。根據(jù)現(xiàn)有的LQI均值與PRR的擬合公式得到PRR = -3.149556 + 0.086349/
[0035]②簇間、監(jiān)測區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)與其鄰節(jié)點(diǎn)間鏈路質(zhì)量預(yù)測。先求得當(dāng)前鏈路質(zhì)量PRRi = R/(R+F)(中R表示在時間窗口 t內(nèi)節(jié)點(diǎn)收到包個數(shù)，F(xiàn)表示節(jié)點(diǎn)在此段未收到包個數(shù))。線性擬合后PRRi= α XPRR^+d-α) XPRRi ( a是參數(shù)，它的值越大表示歷史記錄對當(dāng)前預(yù)測起的影響越大，值越小則表示越當(dāng)前鏈路質(zhì)量在預(yù)測中起主導(dǎo)作用)。
[0036]圖2所示的是EBCLQ方法一輪流程圖。EBCLQ方法工作過程主要包括三個部分:網(wǎng)絡(luò)初始化、簇形成、數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)初始化每隔20輪進(jìn)行一次，主要是用來獲取節(jié)點(diǎn)間鏈路質(zhì)量和能量等網(wǎng)絡(luò)信息，是網(wǎng)絡(luò)成簇和數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)，一般情況下，網(wǎng)絡(luò)不需要初始化。如圖2所示,簇形成階段包括候選簇頭產(chǎn)生,正式簇頭確立,簇建立三步。候選簇頭主要是一跳內(nèi)鄰節(jié)點(diǎn)以平均鏈路質(zhì)量和平均能量為參數(shù)，通過相互競爭產(chǎn)生；正式簇頭由一跳內(nèi)候選簇頭通過進(jìn)一步競爭確立；簇建立則是簇成員選擇加入簇頭的過程。數(shù)據(jù)傳輸主要是由簇內(nèi)和簇間數(shù)據(jù)傳輸構(gòu)成。EBCLQ方法在簇內(nèi)采用了基于鏈路質(zhì)量的時隙分配算法，以降低消息碰撞的概率；在簇間數(shù)據(jù)傳輸上，通過對簇頭分類，采用了單跳與多跳相結(jié)合的簇間傳輸算法。下面具體說明:
[0037]一、網(wǎng)絡(luò)初始化
[0038]為了能夠通過網(wǎng)絡(luò)初始化，使節(jié)點(diǎn)了解其一跳內(nèi)網(wǎng)絡(luò)信息(鄰居數(shù)目、各鄰居ID、鄰居能量)和預(yù)測節(jié)點(diǎn)間鏈路質(zhì)量，為成簇和數(shù)據(jù)傳輸做好準(zhǔn)備，EBCLQ方法采用NIL算法。鏈路質(zhì)量預(yù)測需要消息廣播，若網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)同時進(jìn)行廣播，勢必會發(fā)生信道擁擠、串音等情況，既增加非必要能耗，又降低了鏈路質(zhì)量預(yù)測的精確度。針對此問題，NIL算法將網(wǎng)絡(luò)初始化分為兩步進(jìn)行:
[0039]①獲取sink節(jié)點(diǎn)同一般節(jié)點(diǎn)的綜合鏈路質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)初始化開始后，sink節(jié)點(diǎn)以最大功率進(jìn)行廣播，監(jiān)測區(qū)域內(nèi)未收到消息的節(jié)點(diǎn)將自身與sink綜合鏈路質(zhì)量值置為0，并立即進(jìn)入休眠態(tài)。收到消息的節(jié)點(diǎn)，則保持在工作態(tài)。而后處于工作態(tài)的節(jié)點(diǎn)調(diào)整發(fā)射功率至最大，進(jìn)行消息廣播，計算并記錄與sink間綜合鏈路質(zhì)量Lis (Lis = Lsi = (Lis)Lis =IisXlsi, Lis e [O, I]}，其中Iis表示i發(fā)向s的單向鏈路質(zhì)量為Iij,其值與PRR值相同，Isi同理可得)。
[0040]②獲取節(jié)點(diǎn)一跳內(nèi)信息和一跳間節(jié)點(diǎn)鏈路質(zhì)量。所有節(jié)點(diǎn)均進(jìn)入工作態(tài)，調(diào)整發(fā)射功率至一跳范圍距離進(jìn)行消息廣播，計算并記錄彼此間綜合鏈路質(zhì)量L。若L > LfCLf為綜合鏈路質(zhì)量閾值，用來保證網(wǎng)絡(luò)通信效率，其具體取值可以根據(jù)具體情況而定)，則節(jié)點(diǎn)間互為鄰居關(guān)系，并相互記錄彼此ID號。
[0041]通過以上兩個步驟，便完成了網(wǎng)絡(luò)初始化工作。以一個擁有m個鄰居ID號為i的節(jié)點(diǎn)為例，其將在內(nèi)存中保存，見表3-表5所示的內(nèi)容。
[0042]表1鄰居節(jié)點(diǎn)列表
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種基于鏈路質(zhì)量的層次型路由方法，其特征在于，采用基于時間窗口的指數(shù)加權(quán)移動平均算法與均值LQI相結(jié)合的鏈路質(zhì)量預(yù)測方法，主要包括:網(wǎng)絡(luò)初始化、簇形成、數(shù)據(jù)傳輸三個過程； 通過NIL算法獲取節(jié)點(diǎn)間鏈路質(zhì)量和能量網(wǎng)絡(luò)信息，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化工作； 簇形成包括候選簇頭產(chǎn)生、正式簇頭確立、簇建立三個步驟； 其中，候選簇頭產(chǎn)生采取基于平均鏈路質(zhì)量和平均能量的候選簇頭選舉算法，以一跳內(nèi)節(jié)點(diǎn)平均能量和平均鏈路質(zhì)量為參數(shù)，由鄰居節(jié)點(diǎn)相互競爭產(chǎn)生； 正式簇頭確立采取基于候選簇頭的正式簇頭確立算法，由一跳內(nèi)候選簇頭進(jìn)一步競爭確立； 簇建立階段，節(jié)點(diǎn)選擇同自身通信能耗最小的簇頭加入； 基于鏈路質(zhì)量的時隙分配算法和基于簇頭分類的多跳算法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸； SAL算法按各簇成員同簇頭間鏈路質(zhì)量高低順序進(jìn)行簇內(nèi)時隙分配； MOCC算法按簇頭與sink節(jié)點(diǎn)鏈路質(zhì)量和基于鏈路質(zhì)量的通信能耗將其分為OH類和MO類，采取OH類簇頭單跳，MO類單跳或多跳的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略。
2.如權(quán)利要求1所述的基于鏈路質(zhì)量的層次型路由方法，其特征在于，NIL算法將網(wǎng)絡(luò)初始化分為兩步進(jìn)行: ①獲取sink節(jié)點(diǎn)同一般節(jié)點(diǎn)的綜合鏈路質(zhì)量；網(wǎng)絡(luò)初始化開始后，sink節(jié)點(diǎn)以最大功率進(jìn)行廣播，監(jiān)測區(qū)域內(nèi)未收到消息的節(jié)點(diǎn)將自身與sink綜合鏈路質(zhì)量值置為0，并立即進(jìn)入休眠態(tài)；收到消息的節(jié)點(diǎn)，則保持在工作態(tài)；而后處于工作態(tài)的節(jié)點(diǎn)調(diào)整發(fā)射功率至最大，進(jìn)行消息廣播，計算并記錄與sink間綜合鏈路質(zhì)量Lis, Lis = Lsi = (Lis)Lis =IisXlsi, Lis e [O, I]}，其中Iis表示i發(fā)向s的單向鏈路質(zhì)量為Iij,其值與PRR值相同，Isi同理可得； ②獲取節(jié)點(diǎn)一跳內(nèi)信息和一跳間節(jié)點(diǎn)鏈路質(zhì)量；所有節(jié)點(diǎn)均進(jìn)入工作態(tài)，調(diào)整發(fā)射功率至一跳范圍距離進(jìn)行消息廣播，計算并記錄彼此間綜合鏈路質(zhì)量L ;若L > Lf, Lf為綜合鏈路質(zhì)量閾值，用來保證網(wǎng)絡(luò)通信效率，則節(jié)點(diǎn)間互為鄰居關(guān)系，并相互記錄彼此ID號； 通過以上兩個步驟，便完成了網(wǎng)絡(luò)初始化工作。
3.如權(quán)利要求1所述的基于鏈路質(zhì)量的層次型路由方法，其特征在于， 采取CCELE算法產(chǎn)生候選簇頭，將節(jié)點(diǎn)分為兩類:可與sink節(jié)點(diǎn)直接通信的節(jié)點(diǎn)歸為A類，無法與sink節(jié)點(diǎn)直接通信的節(jié)點(diǎn)歸為B類；對于節(jié)點(diǎn)i，即:
A = {A\V/e A——> O < Lj <lj , B = [B | V / e B——>Lsi = 0} CCELE算法具體步驟如下: ①對于A類節(jié)點(diǎn)i，若Lis小于Lf，則節(jié)點(diǎn)i進(jìn)入休眠態(tài)，退出簇頭選舉； ②對于剩下的所有節(jié)點(diǎn)，首先將節(jié)點(diǎn)自身能量E(i)與周圍一跳鄰居平均能量Eiavg進(jìn)行比較，若節(jié)點(diǎn)能量高于一跳平均能量，則繼續(xù)參選，否則進(jìn)入休眠態(tài)； ③剩下仍處在工作態(tài)的節(jié)點(diǎn)，比較相互間的L1-值，一跳范圍內(nèi)此值最高的節(jié)點(diǎn)當(dāng)選為該范圍內(nèi)的候選簇頭。
4.如權(quán)利要求3所述的基于鏈路質(zhì)量的層次型路由方法，其特征在于， 采取FCECC算法確立正式簇頭，具體步驟如下:①在此階段所有普通節(jié)點(diǎn)全部進(jìn)入休眠態(tài)； ②候選簇頭以一跳范圍為距離，進(jìn)行消息廣播；若在此階段，候選簇頭未收到其它候選簇頭的消息，則將自己定義為正式簇頭；若在此階段，收到了一個或者多個其它候選簇頭的消息，則通過相互競爭來確立正式簇頭； ③競爭方式:對于B類節(jié)點(diǎn)中產(chǎn)生的候選簇頭，首先比較相互之間的能量，能量高的當(dāng)選正式簇頭；若節(jié)點(diǎn)能量相同，則比較各自所擁有的鄰居數(shù)目，鄰居數(shù)目多的當(dāng)選正式簇頭; 對于A類節(jié)點(diǎn)中產(chǎn)生的候選簇頭，則首先比較各自同sink的綜合鏈路質(zhì)量值L，由此值較高的節(jié)點(diǎn)當(dāng)選為正式簇頭；若L值相同，則比較節(jié)點(diǎn)當(dāng)前能量，剩余能量多的當(dāng)選為正式簇頭。
5.如權(quán)利要求1所述的基于鏈路質(zhì)量的層次型路由方法，其特征在于， 簇建立階段:當(dāng)選為正式簇頭的節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行消息廣播，接收到消息的節(jié)點(diǎn)首先計算自身同簇頭之間的通信能耗Eij,
6.如權(quán)利要求1所述的基于鏈路質(zhì)量的層次型路由方法，其特征在于，EBCLQ方法數(shù)據(jù)傳輸階段包括簇內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸和簇間數(shù)據(jù)傳輸兩個部分； 在EBCLQ方法中提出了 SAL時隙分配算法，具體步驟為: ①利用LQEWAL鏈路質(zhì)量預(yù)測方法中提出的均值LQI方法，統(tǒng)計各簇成員同簇頭之間的鏈路質(zhì)量； ②按各成員同簇頭間L值高低，對簇成員進(jìn)行排序； ③按各簇成員排序高低，對其進(jìn)行時隙分配；即排在第一位的簇成員占有第一個時隙，排在最后一位的簇成員則占有最后一個時隙； 為了解決族間多跳算法存在諸如單純基于距尚或跳數(shù)、聞時延、聞能耗等問題，在EBCLQ方法中提出了 MOCC算法，其工作步驟如下: .1、簇頭分類:在此階段，EBCLQ方法將所有簇頭分為OH類和MO類；分類依據(jù)為:對于B類節(jié)點(diǎn)中產(chǎn)生的簇頭，歸為MO類；對A類節(jié)點(diǎn)中產(chǎn)生的簇頭，首先計算其到sink節(jié)點(diǎn)的通信能耗Eis，若Eis > Ef,也歸為MO類，剩下的簇頭節(jié)點(diǎn)歸為OH類，Ef為能耗閾值； .2、路徑選擇:對于OH類簇頭，全部采用單跳與sink節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信；對于MO類簇頭，以簇頭i為例:(1)若Lis= O，則先找到與其可通信且代價最小的一個簇頭j，若簇頭j的Ljs也為O，則繼續(xù)尋找下一跳簇頭，直到簇頭j與sink節(jié)點(diǎn)的綜合鏈路質(zhì)量> O為止；若簇頭j為OH類簇頭,則通過j向sink節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)消息；若簇頭j為MO類節(jié)點(diǎn)，貝U進(jìn)入步驟(2)。 (2)若Lis> 0，首先計算其同sink節(jié)點(diǎn)直接通信的能耗Esi ;若OH類簇頭點(diǎn)中存在能量大于i且可與i通信的簇頭j，那么計算i通過節(jié)點(diǎn)j向sink節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)消息的能耗Eijs ；Eijs = EyEyEjs,其中Eij、Ejs分別表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j、節(jié)點(diǎn)j與節(jié)點(diǎn)sink之間的每比特發(fā)送能耗，Eej表示節(jié)點(diǎn)j接受節(jié)點(diǎn)i所發(fā)來每比特消息的接受能耗；最后通過直接發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)之間的能耗差E (E = Es1-Eijs)，決定路徑選擇方式: 若對于所有簇頭j，E均小于0，那么簇頭i選擇直接與sink進(jìn)行通信；若存在j，使得E大于0，那么找到使E值 最大的那個簇頭節(jié)點(diǎn)j，簇頭i選擇通過簇頭j進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)。
【文檔編號】H04L12/715GK103701697SQ201310676684
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】毛鶯池, 王康, 王久龍, 任道寧, 接青, 朱瀝瀝 申請人:河海大學(xué)