无线传感器网络中链路重传方法技术

本发明专利技术提供一种无线传感器网络中链路重传方法，该方法采用条件概率模型获取无线传感器网络中数据链路在时间和空间上的属性，当发送节点连续发送数据包失败时，预测再连续重传成功的概率，选择一个连续重传中止点停止往链路质量低于链路质量衡量指标的链路进行继续重传，然后选取其它链路中具有最高成功传递概率的链路重传数据。具体地，该链路重传方法包括以下步骤：步骤一，建立链路突发性模型；步骤二，建立链路关联性模型；步骤三，发送节点数据包重传决策算法的实现。本发明专利技术能够高效的实现数据包的重传，降低数据包丢失的机率。

【技术实现步骤摘要】
无线传感器网络中链路重传方法
本专利技术涉及无线传感网络，尤其是一种无线传感器网络中的数据包重传方法。
技术介绍
随着通信、传感器制造、嵌入式计算的日益成熟，大规模无线传感器网络技术迅速发展并被广泛应用到环境、国防、医疗、城市管理等诸多领域。典型的无线传感器网络由大量微型传感器节点组成，它们能够在恶劣及危险环境中迅速展开，并通过无线自组成网，不受现有有线网络基础设施的限制。感知数据通过无线通信以多跳中继方式汇集到数据处理中心。无线传感器网络使人们在任何时间、地点和环境条件下实时获取大量详实而可靠的信息，体现“计算无处不在”理念。由于无线网络中传输链路的不稳定性，导致在数据收集阶段易丢失，以至于网络可靠性下降。但是，现有的数据传输协议往往过度利用已选链路进行重复重传，当链路质量大大降低之后再利用链路的历史性能来重新选择链路进行重传。这种重传策略不仅传输效率低，而且会大大增加数据包丢失的机率。因此，无线传感器网络需要采用一种新的重传策略来预测链路变化、以及链路之间的相关性，进而增强网络可靠性。为实现这一目的，首先需要知道网络中节点间链路状态，例如链路突发性、链路关联度等。再根据链路状态选择数据转发路径。已有的重传策略通过端到端确认、跳与跳间确认等方法实现数据重传，但是这些策略没有在时间和空间上同时考虑链路属性，无法取得满意的数据重传效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种无线传感器网络中链路重传方法，能够高效的实现数据包的重传，降低数据包丢失的机率，本专利技术采用的技术方案是：一种无线传感器网络中链路重传方法，该方法采用条件概率模型获取无线传感器网络中数据链路在时间和空间上的属性，当发送节点连续发送数据包失败时，预测再连续重传成功的概率，选择一个连续重传中止点停止往链路质量低于链路质量衡量指标的链路进行继续重传，然后选取其它链路中具有最高成功传递概率的链路重传数据。具体地，该链路重传方法包括以下步骤：步骤一，建立链路突发性模型：步骤(1-1)，建立概率表：每一个节点维护一个概率表用于记录节点重传成功的概率，概率表中每一个条目的条件概率Pk表示一个数据包在连续k次重传失败后再次重传成功的概率；步骤(1-2)，概率表更新：当发送节点成功将数据包发送给下一节点时，概率表中相关条目的条件概率Pk增大，若数据包发送失败则相关条目的条件概率Pk降低；步骤二，建立链路关联性模型：步骤(2-1)，设立链路关联度，链路关联度用ω(S,i,j)表示，S表示数据包发送节点，i和j分别表示接收节点i和接收节点j；其中，表示节点S向节点i发送失败时，可以成功向节点j发送数据包的概率；表示链路S→i上数据包发送失败的比例，PRR(j)表示链路S→j上节点j的收包率；步骤(2-2)，链路关联度的计算：通过记录和交换邻居节点广播序列号的位图，每一个节点可以获取不同链路对的关联度ω；步骤(2-3)，链路关联度的更新：每个节点定期地更新链路关联度；步骤三，发送节点数据包重传方法如下所述：涉及的参数为：Pt：条件概率的阈值；RXT：最大重传次数阈值；当前使用链路的重传次数k；RxRXT：预设的替代链路最大重传次数；Sum：发送节点总的重传次数；Threshhold：发送节点的一条链路上重传次数门限；步骤(3-0)，预设Pt，RXT和RxRXT，将RXT赋值给Threshhold，k初始化为0，Sum初始化为0；步骤(3-1)，判断是否满足条件Pk>Pt，且k<Threshhold，且Sum<RXT；若是则进行步骤(3-2)，若否则进行步骤(3-6)；步骤(3-2)，发送节点向当前使用链路的接收节点发送数据包，判断是否接收到确认消息；若接收到确认消息则进行步骤(3-3)，否则进行步骤(3-4)；步骤(3-3)，发送节点更新当前链路质量，即增大条件概率Pk；退出进程，结束；步骤(3-4)，发送节点更新当前链路质量，即降低条件概率Pk；然后k累加1，Sum累加1；步骤(3-5)，返回步骤(3-1)；步骤(3-6)，判断是否Sum＝RXT，若是则进行步骤(3-7)，若否则进行步骤(3-8)；步骤(3-7)，丢弃要发送的数据包，退出进程，结束；步骤(3-8)，发送节点选择链路关联度ω最大的那条链路作为替代链路；步骤(3-9)，将RxRXT赋值给Threshhold，k再次初始化为0；然后返回步骤(3-1)。进一步地，步骤(1-2)中，按照式(1)所示采用滑动平均法更新条件概率Pk的值：其中，表示更新前的条件概率，表示更新后的条件概率，α是取值为0.01～0.3；步骤(3-3)或步骤(3-4)中，也利用式(1)来增大或降低条件概率Pk；进一步地，步骤(2-3)中，具体采用滑动平均法来更新链路关联度，如式(3)所示，ω(S,i,j)＝(1-θ)*ωold(S,i,j)+θ*ωnew(S,i,j)(3)其中，ωold(S,i,j)表示链路S→i和S→j间原关联度，ωnew(S,i,j)表示根据最新的广播序列号值计算的链路S→i和S→j间关联度；θ为更新因子，0<θ<1；更进一步地，更新因子θ值的确定：为获取合适的θ值，对收集到的数据利用统计方法和式(3)所示的滑动平均法分别计算链路关联度，假定统计方法得到的结果为最优值，通过计算滑动平均法结果与最优结果的链路关联度间隔，选择间隔最小值对应的θ，间隔gap计算方法如式(4)所示，其中，Mm表示利用统计方法计算的链路关联度，ωm表示发送节点广播第m个广播包之后利用滑动平均法计算的链路关联度值，n表示计算时的总次数。本专利技术的优点在于：本专利技术提出的是一种高效通用的链路重传方法，其综合考虑了数据链路在时间和空间上的质量评价，能够取得满意的数据重传效果。附图说明图1为本专利技术的流程图。图2为本专利技术的重传策略算法流程图。图3为本专利技术应用于协议栈中的位置示意图。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术所提出的无线传感器网络中链路重传方法，涉及链路突发性建模、链路关联度建模、重传决策等，用于实现对无线传感网络中转发协议通用的重传策略，进一步提高网络的可靠性和效率。该方法采用条件概率模型获取无线传感器网络中数据链路在时间和空间上的属性，当发送节点连续发送数据包失败时，预测再连续重传成功的概率，选择一个连续重传中止点停止往链路质量已经大大降低的链路(低于链路质量衡量指标的链路)进行继续重传，然后选取其它链路中具有最高成功传递概率的链路重传数据。1)数据链路在时间上的属性可用链路突发性模型来衡量。发送者利用链路突发性模型监测当前使用链路的链路质量退化程度，获取适当的连续重传中止点，该链路突发性模型实现包括如下步骤：步骤(1-1)，建立概率表：每一个节点维护一个概率表用于记录节点重传成功的概率，概率表中每一个条目的条件概率Pk表示一个数据包在连续k次重传失败后再次重传成功的概率；步骤(1-2)，概率表更新：当发送节点成功将数据包发送给下一节点或发送失败时，需要对概率表中相关条目的条件概率Pk进行更新，如式(1)所示采用滑动平均法更新条件概率Pk的值：其中，表示更新前的条件概率，表示更新后的条件概率，α是在动态无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线传感器网络中链路重传方法，其特征在于：该方法采用条件概率模型获取无线传感器网络中数据链路在时间和空间上的属性，当发送节点连续发送数据包失败时，预测再连续重传成功的概率，选择一个连续重传中止点停止往链路质量低于链路质量衡量指标的链路进行继续重传，然后选取其它链路中具有最高成功传递概率的链路重传数据。

【技术特征摘要】
1.一种无线传感器网络中链路重传方法，其特征在于：该方法采用条件概率模型获取无线传感器网络中数据链路在时间和空间上的属性，当发送节点连续发送数据包失败时，预测再连续重传成功的概率，选择一个连续重传中止点停止往链路质量低于链路质量衡量指标的链路进行继续重传，然后选取其它链路中具有最高成功传递概率的链路重传数据；该链路重传方法具体包括：步骤一，建立链路突发性模型：步骤(1-1)，建立概率表：每一个节点维护一个概率表用于记录节点重传成功的概率，概率表中每一个条目的条件概率Pk表示一个数据包在连续k次重传失败后再次重传成功的概率；步骤(1-2)，概率表更新：当发送节点成功将数据包发送给下一节点时，概率表中相关条目的条件概率Pk增大，若数据包发送失败则相关条目的条件概率Pk降低；步骤二，建立链路关联性模型：步骤(2-1)，设立链路关联度，链路关联度用ω(S,i,j)表示，S表示数据包发送节点，i和j分别表示接收节点i和接收节点j；其中，表示节点S向节点i发送失败时，可以成功向节点j发送数据包的概率；Pi(s)(0)表示链路S→i上数据包发送失败的比例，PRR(j)表示链路S→j上节点j的收包率；步骤(2-2)，链路关联度的计算：通过记录和交换邻居节点广播序列号的位图，每一个节点获取不同链路对的关联度ω；步骤(2-3)，链路关联度的更新：每个节点定期地更新链路关联度；步骤三，发送节点数据包重传方法如下所述：涉及的参数为：Pt：条件概率的阈值；RXT：最大重传次数阈值；当前使用链路的重传次数k；RxRXT：预设的替代链路最大重传次数；Sum：发送节点总的重传次数；Threshhold：发送节点的一条链路上重传次数门限；步骤(3-0)，预设Pt，RXT和RxRXT，将RXT赋值给Threshhold，k初始化为0，Sum初始化为0；步骤(3-1)，判断是否满足条件Pk>Pt，且k<Threshhold，且Sum<RXT；若是则进行步骤(3-2)，若否则进行步骤(3-6)；步骤(3-2)，发送节点向当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘代波，何源，曹志超，王继良，韩建康，
申请(专利权)人：无锡儒安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32