一种制造物联网中的分簇路由的方法技术

本发明专利技术公开了一种制造物联网中的分簇路由的方法，包括获取待发送的数据信息的优先级，当数据信息的优先级为第一优先级时，通过预先建立的速度优先路由传输数据信息，当数据信息的优先级为第二优先级时，通过预先建立的能量优先路由传输数据信息；第一优先级高于第二优先级。本发明专利技术预先建立两条路由，分别为速度优先路由和能量优先路由，在对数据信息进行传输时依据数据信息的优先级选择相应的路由进行数据信息的传输，对于优先级较高的数据信息采用速度优先路由进行传输，对于优先级较低的数据信息采用能量优先路由进行传输，本发明专利技术在使用过程中满足了优先级较高的数据信息的实时性要求，并在一定程度上实现了能量的均衡，延长了网络的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种制造物联网中的分簇路由的方法
本专利技术涉及制造物联网通信
，特别是涉及一种制造物联网中的分簇路由的方法。
技术介绍
随着物联网、大数据和云计算等新一代信息技术在工业制造业转型升级过程中的深化应用，制造物联网应运而生。制造物联网通过将无线多跳网络、传感器网络、工业现场总线等异构网络进行融合组网，实现多源节点随时随地的网络接入与互联。为了方便快速地在复杂环境中部署无线传感器网络，大部分无线传感器节点都采用电池供电，在利用无线传感器网络进行数据信息传输时，延长无线传感器网络的使用寿命是非常重要的，想要延长无线传感器网络的使用寿命就需要在传输数据信息时使传输数据信息的过程所消耗的能量较低，并且使各个节点消耗能量尽量均衡。但是，由于一些数据信息对实时性的要求较高，而提高实时性必定会增加无线传感器网络的能量消耗，因此实时性与能量均衡相互矛盾。目前，现有的无线传感器网络的分簇路由方法是通过能量消耗最少的路线来传输数据信息，以此来延长无线传感器网络的使用寿命。但是，采用此方法在一定程度上增加了对实时性要求较高的数据信息的传输时间，使一些对实时性要求较高的数据信息的传输速度降低。因此，如何提供一种解决上述技术问题的制造物联网中的分簇路由的方法成为本领域的技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制造物联网中的分簇路由的方法，在使用过程中既可以满足优先级较高的数据信息的实时性要求，又在一定程度上实现了能量的均衡，延长了整个网络的使用寿命。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种制造物联网中的分簇路由的方法包括：获取待发送的数据信息的优先级，当所述数据信息的优先级为第一优先级时，通过预先建立的速度优先路由传输所述数据信息，当所述数据信息的优先级为第二优先级时，通过预先建立的能量优先路由传输所述数据信息；所述第一优先级高于所述第二优先级。可选的，所述速度优先路由的建立过程为：采用梯度路由算法分别计算出各个簇头节点至汇聚节点的传输速度最大的路径，并将各个所述传输速度最大的路径分别确定为相应的簇头节点至汇聚节点的速度优先路由。可选的，所述采用梯度路由算法分别计算出各个簇头节点至汇聚节点的传输速度最大的路径的过程具体为：依据洪泛算法使每个簇头节点分别获取各自距离所述汇聚节点的最小跳数以及下一跳的簇头节点；各个所述簇头节点均依据第一计算关系式分别计算出各自与每个邻居簇头节点的路由梯度，并将路由梯度最大的路径确定为传输速度最大的路径；所述第一计算关系式为F(v,w)＝(1-a)Fd(v,w)+a(1-l/L)，其中，v表示簇头节点v，w表示簇头节点w，a示队列权重值，l表示当前占用的队列长度，L表示队列总长度，Deep(v)表示所述簇头节点v距离所述汇聚节点的最小跳数，Deep(w)表示所述簇头节点w距离所述汇聚节点的最小跳数，dvw表示所述簇头节点v与所述簇头节点w之间的通信距离。可选的，所述能量优先路由的建立过程为：采用迪杰斯特拉算法从汇聚节点起，汇聚节点由近及远为各个邻居簇头节点分配相应的计算时间；所述汇聚节点发送数据，并通知各个邻居簇头节点按照相应的计算时间并依据第二计算关系式分别计算出各自至所述汇聚节点能量消耗最小的路径，并将各个所述能量消耗最小的路径分别确定为相应的簇头节点至所述汇聚节点的能量优先路径。可选的，所述第二计算关系式为Er＝nkEelec+∑ETx-amp(di)，(i∈R)，其中，Eelec表示单位字节数据发送或接收所消耗的能量，n表示R结合中簇头节点的个数，di表示簇头节点i与下一跳簇头节点之间的通信距离，k为传输的字节数，εfs为自由空间模型放大系数，εmp为衰减空间模型放大系数，可选的，如上述所述的制造物联网中的分簇路由的方法，所述方法还包括：各个所述簇头节点分别判断自身的邻居簇头节点的电量值是否低于预设阈值，当邻居簇头节点的电量值低于所述预设阈值时，与所述邻居簇头节点相关的路径不被用于传输数据信息，相应的簇头节点重新计算传输路径。可选的，各个所述簇头节点均判断自身的邻居簇头节点的电量值是否低于预设阈值的过程具体为：当邻居簇头节点的电量值小于所述预设阈值时，所述邻居簇头节点向给其发送数据信息的簇头节点发送重新计算路径数据包；所述簇头节点接收所述重新计算路径数据包后确定所述邻居簇头节点的电量小于所述预设阈值。可选的，如上述所述的制造物联网中的分簇路由的方法，所述方法还包括：预先从每个区域内的多个成员节点中分别找到剩余电量值最大的成员节点，并将所述剩余电量值最大的成员节点确定为相应区域的簇头节点；各个所述区域均按照预设规则进行划分。可选的，所述从每个区域内的多个成员节点中找到剩余电量值最大的成员节点的过程具体为：每个所述区域内的第一成员节点将自身的剩余电量值广播至各自区域内的其他成员节点，所述第一成员节点为所述区域内的任意一个成员节点；其他所述成员节点接收所述第一成员节点的剩余电量值，并分别判断自身的剩余电量值是否大于所述第一成员节点的剩余电量值，如果是，则广播自身的剩余电量值，直至找到剩余电量值最大的成员节点；否则，不进行任何操作，并在预设时间内没有接收到其他成员节点的广播，则将所述第一成员节点确定为剩余电量值最大的成员节点。可选的，所述预设规则具体为：各个所述区域的边长按照计算关系式进行设定，其中，d为区域边长，L'为相应区域中最远的两个簇头节点之间的通信距离。本专利技术提供了一种制造物联网中的分簇路由的方法，包括：获取待发送的数据信息的优先级，当数据信息的优先级为第一优先级时，通过预先建立的速度优先路由传输数据信息，当数据信息的优先级为第二优先级时，通过预先建立的能量优先路由传输数据信息；第一优先级高于第二优先级。本专利技术预先建立两条路由，一条是速度优先路由，另一条是能量优先路由，在对数据信息进行传输时可以依据数据信息的优先级选择相应的路由进行数据信息的传输，对于优先级较高的数据信息选择通过速度优先路由进行传输，对于优先级较低的数据信息采用能量优先路由进行传输，本专利技术在使用的过程中既可以满足优先级较高的数据信息的实时性要求，又在一定程度上实现了能量的均衡，延长了整个网络的使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供了一种制造物联网中的分簇路由的方法的流程示意图；图2为本专利技术提供的网络模型的结构示意图；图3为梯度路由的3D结构示意图；图4为本专利技术所提供的考虑簇头节点队列长度时的路由模型；图5为本专利技术所提供的一种能量优先路由的网络结构示意图；图6为与图5对应的能量优先路由路径的结构示意图；图7为本专利技术所提供的一种考虑簇头节点能量时的能量优先路由路径的结构示意图；图8为本专利技术提供的一种实际应用中的部分网络的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种制造物联网中的分簇路由的方法，在使用过程中既可以满足优先级较高的数据信息的实时性要求，又在一定程度上实现了能量的均衡，延长了整个网络的使用寿命。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造物联网中的分簇路由的方法，其特征在于，所述方法包括：获取待发送的数据信息的优先级，当所述数据信息的优先级为第一优先级时，通过预先建立的速度优先路由传输所述数据信息，当所述数据信息的优先级为第二优先级时，通过预先建立的能量优先路由传输所述数据信息；所述第一优先级高于所述第二优先级。

【技术特征摘要】
1.一种制造物联网中的分簇路由的方法，其特征在于，所述方法包括：获取待发送的数据信息的优先级，当所述数据信息的优先级为第一优先级时，通过预先建立的速度优先路由传输所述数据信息，当所述数据信息的优先级为第二优先级时，通过预先建立的能量优先路由传输所述数据信息；所述第一优先级高于所述第二优先级。2.根据权利要求1所述的制造物联网中的分簇路由的方法，其特征在于，所述速度优先路由的建立过程为：采用梯度路由算法分别计算出各个簇头节点至汇聚节点的传输速度最大的路径，并将各个所述传输速度最大的路径分别确定为相应的簇头节点至汇聚节点的速度优先路由。3.根据权利要求2所述的制造物联网中的分簇路由的方法，其特征在于，所述采用梯度路由算法分别计算出各个簇头节点至汇聚节点的传输速度最大的路径的过程具体为：依据洪泛算法使每个簇头节点分别获取各自距离所述汇聚节点的最小跳数以及下一跳的簇头节点；各个所述簇头节点均依据第一计算关系式分别计算出各自与每个邻居簇头节点的路由梯度，并将路由梯度最大的路径确定为传输速度最大的路径；所述第一计算关系式为F(v,w)＝(1-a)Fd(v,w)+a(1-l/L)，其中，v表示簇头节点v，w表示簇头节点w，a示队列权重值，l表示当前占用的队列长度，L表示队列总长度，Deep(v)表示所述簇头节点v距离所述汇聚节点的最小跳数，Deep(w)表示所述簇头节点w距离所述汇聚节点的最小跳数，dvw表示所述簇头节点v与所述簇头节点w之间的通信距离。4.根据权利要求1所述的制造物联网中的分簇路由的方法，其特征在于，所述能量优先路由的建立过程为：采用迪杰斯特拉算法从汇聚节点起，汇聚节点由近及远为各个邻居簇头节点分配相应的计算时间；所述汇聚节点发送数据，并通知各个邻居簇头节点按照相应的计算时间并依据第二计算关系式分别计算出各自至所述汇聚节点能量消耗最小的路径，并将各个所述能量消耗最小的路径分别确定为相应的簇头节点至所述汇聚节点的能量优先路径。5.根据权利要求4所述的制造物联网中的分簇路由的方法，其特征在于，所述第二计算关系式为Er＝nkEelec+∑ETx-amp(di)，(i∈R)，其中，Eelec表示单...

【专利技术属性】
技术研发人员：程良伦，岑鹏涛，黄晨昕，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44