一种基于平衡路由和混合传输的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于平衡路由和混合传输的方法和装置，所述方法包括以下步骤：路径更新组件根据当前数据链路信息对每条路径的链路成本进行更新；负载平衡组件平衡当前整个链路网络的负载情况；流量生成组件在每个链路节点根据预设频率收集链路数据以将检测到的流量数据发送到目的地数据宿；最优策略组件通过解析每个节点的最佳路径以最小化最贪婪节点的功耗，使得网络生命周期最大化。通过上述方案可以大大提高网络生命周期，并且可以有效地利用幸存节点的剩余能量。

A method and device based on Balanced Routing and hybrid transmission

【技术实现步骤摘要】
一种基于平衡路由和混合传输的方法和装置
本专利技术涉及链路网络领域，特别涉及一种基于平衡路由和混合传输的方法和装置。
技术介绍
如图1所示，为一个基于簇的WSN(wirelesssensornetwork的简称，即无线传感器网络)路由的示意图，它包含一个数据宿(Sink)和80个簇(cluster)，每个簇头(ClusterHead)管理传感器节点，融合簇中的所有感测数据，并将收集的封包发送到数据宿。为了在簇中均匀地实现电能利用，可选择具有最大剩余电池容量的CH(ClusterHead)。假设节点均匀分布，每个节点的传输距离为R，利用Dijkstra算法确定每个传感器到接收器的最短路径。通过最短路径，每个节点通过转发节点发送感测数据，其中周期性地向目标接收器产生数据封包。假设每条路径中的链路成本相同，则Dijkstra算法根据WSN部署确定从CH到数据宿的所有最短路径。在每个时间间隔中，每个CH间歇地将其感测数据发送到数据宿。在每个网络操作周期之后，所有节点向编号为41的Sink报告资料，并且这些封包通过SCA上的四个主转发节点转发。因此，每个节点的统计信息由Sink估计，并且每个节点的转发封包的数量由图1中具有不同颜色的四个块产生和显示。这四个块与SCA节点号相关联。根据我们的观察，四个主要SCA节点的平均封包转发速率根本不相等。可以发现，传感器1-36的蓝色块的感测数据主要通过5-14-23-32路径发送到接收器。就转发路径和功率消耗率而言，路由路径的行为在节点32处的功耗率为36，经由节点40和42的功耗率为20。令人惊讶的是，通过节点50的功率消耗率仅保持为4，并且它在SCA中清楚地表现出不公平的转发负载。另外，节点32对节点50的功耗比为9，是功率利用率的高度不平衡。这是因为Dijkstra算法基本上生成第一最短路径作为主路由路径而不考虑能量消耗平衡。在WSN研究中，网络的生命周期通常被定义为在第一个传感器节点耗尽其电池电量之前的操作次数。理想情况下，当SCA中的节点几乎同时耗尽电源时，WSN可以实现最大的生命周期。这意味着当网络系统无法运行时，SCA中的剩余能量尽可能平衡。然而，由于每个数据传输周期最高功耗的传感器成为确定整个网络的生命周期的瓶颈，因此实现传感器之间的功率使用的均匀分布以延长网络生命周期仍然是一个重大挑战。
技术实现思路
为此，需要提供一种基于平衡路由和混合传输的技术方案，用以解决在WSN网络中由于传感器之间的功率使用不均匀分布导致网络生命周期延长的问题。为实现上述目的，专利技术人提供了一种基于平衡路由和混合传输的装置，所述装置包括路径更新组件、负载平衡组件、流量生成组件和最优策略组件；所述路径更新组件与负载平衡组件连接，所述负载平衡组件与流量生成组件连接，所述流量生成组件与最优策略组件连接；所述路径更新组件用于根据当前数据链路信息对每条路径的链路成本进行更新；所述路径是指发送器至接收器的链路信息；所述负载平衡组件用于平衡当前整个链路网络的负载情况；所述流量生成组件用于在每个链路节点根据预设频率收集链路数据以将检测到的流量数据发送到目的地数据宿；所述最优策略组件用于通过解析每个节点的最佳路径以最小化最贪婪节点的功耗，使得网络生命周期最大化；所述最佳路径为所述路径更新组件更新得到的路径。进一步地，所述路径更新组件用于在各链路节点的相邻节点发生改变时，对该链路节点的路径进行更新。进一步地，所述相邻节点发生改变包括：有节点加入或离开当前链路网络。进一步地，负载平衡组件用于平衡当前整个链路网络的负载情况包括：负载平衡组件为每个链路节点生成第一最短路径，并根据所生成的第一最短路径确定第二最短路径；第一最短路径与第二最短路径之间路径长度相同。进一步地，最优策略组件用于根据以下公式为每个链路节点确定最优路径选择概率pi和混合单跳/多跳传输概率qi，并且优化最小化最贪婪节点的功耗：s.t.0≤pi，qi≤1，i＝1...N其中，n是感测节点的数量，Pi,1和Pi,2是两个不相关的最短路径1和2通过多跳策略将数据包发送到接收器的节点i的功耗值，并且Ci是传感器i的功耗值。专利技术人还提供了一种基于平衡路由和混合传输的方法，所述方法应用于基于平衡路由和混合传输的装置，所述装置包括路径更新组件、负载平衡组件、流量生成组件和最优策略组件；所述路径更新组件与负载平衡组件连接，所述负载平衡组件与流量生成组件连接，所述流量生成组件与最优策略组件连接；所述方法包括以下步骤：路径更新组件根据当前数据链路信息对每条路径的链路成本进行更新；所述路径是指发送器至接收器的链路信息；负载平衡组件平衡当前整个链路网络的负载情况；流量生成组件在每个链路节点根据预设频率收集链路数据以将检测到的流量数据发送到目的地数据宿；最优策略组件通过解析每个节点的最佳路径以最小化最贪婪节点的功耗，使得网络生命周期最大化；所述最佳路径为所述路径更新组件更新得到的路径。进一步地，所述方法包括：路径更新组件在各链路节点的相邻节点发生改变时，对该链路节点的路径进行更新。进一步地，步骤相邻节点发生改变包括：有节点加入或离开当前链路网络。进一步地，负载平衡组件平衡当前整个链路网络的负载情况包括：负载平衡组件为每个链路节点生成第一最短路径，并根据所生成的第一最短路径确定第二最短路径；第一最短路径与第二最短路径之间路径长度相同。进一步地，所述方法包括：最优策略组件根据以下公式为每个链路节点确定最优路径选择概率pi和混合单跳/多跳传输概率qi，并且优化最小化最贪婪节点的功耗：s.t.0≤pi，qi≤1，i＝1...n其中，n是感测节点的数量，Pi,1和Pi,2是两个不相关的最短路径1和2通过多跳策略将数据包发送到接收器的节点i的功耗值，并且Ci是传感器i的功耗值。本专利技术提供了一种基于平衡路由和混合传输的方法和装置，所述方法包括以下步骤：预估数据总容量；根据预估的数据总容量请求相适配大小的内存块，并将所述内存块划分为若干内存分区；接收若干业务请求，并配置各业务请求与所述内存分区的对应关系，以使得各业务请求在进行处理时调用自身对应的内存分区进行处理。本申请通过预先设计合适的内存需求大小，一次性直接向系统申请一片连续的大内存，减少了系统运行过程中频繁申请小内存造成的性能消耗，提高了内存使用性能。同时，将业务请求的处理与内存分区相对应，避免了多线程的资源访问竞争，大大降低了多线程并发访问的执行性能消耗。附图说明图1为基于簇的WSN路由的示意图；图2为本专利技术一实施例涉及的基于平衡路由和混合传输的装置的示意图；图3为本专利技术一实施例涉及的基于平衡路由和混合传输的方法的流程图；附图标记：101、路径更新组件；102、负载平衡组件；103、流量生成组件；104、最优策略组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于平衡路由和混合传输的装置，其特征在于，所述装置包括路径更新组件、负载平衡组件、流量生成组件和最优策略组件；/n所述路径更新组件与负载平衡组件连接，所述负载平衡组件与流量生成组件连接，所述流量生成组件与最优策略组件连接；/n所述路径更新组件用于根据当前数据链路信息对每条路径的链路成本进行更新；所述路径是指发送器至接收器的链路信息；/n所述负载平衡组件用于平衡当前整个链路网络的负载情况；/n所述流量生成组件用于在每个链路节点根据预设频率收集链路数据以将检测到的流量数据发送到目的地数据宿；/n所述最优策略组件用于通过解析每个节点的最佳路径以最小化最贪婪节点的功耗，使得网络生命周期最大化；所述最佳路径为所述路径更新组件更新得到的路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于平衡路由和混合传输的装置，其特征在于，所述装置包括路径更新组件、负载平衡组件、流量生成组件和最优策略组件；
所述路径更新组件与负载平衡组件连接，所述负载平衡组件与流量生成组件连接，所述流量生成组件与最优策略组件连接；
所述路径更新组件用于根据当前数据链路信息对每条路径的链路成本进行更新；所述路径是指发送器至接收器的链路信息；
所述负载平衡组件用于平衡当前整个链路网络的负载情况；
所述流量生成组件用于在每个链路节点根据预设频率收集链路数据以将检测到的流量数据发送到目的地数据宿；
所述最优策略组件用于通过解析每个节点的最佳路径以最小化最贪婪节点的功耗，使得网络生命周期最大化；所述最佳路径为所述路径更新组件更新得到的路径。


2.如权利要求1所述的基于平衡路由和混合传输的装置，其特征在于，所述路径更新组件用于在各链路节点的相邻节点发生改变时，对该链路节点的路径进行更新。


3.如权利要求2所述的基于平衡路由和混合传输的装置，其特征在于，所述相邻节点发生改变包括：有节点加入或离开当前链路网络。


4.如权利要求1所述的基于平衡路由和混合传输的装置，其特征在于，负载平衡组件用于平衡当前整个链路网络的负载情况包括：
负载平衡组件为每个链路节点生成第一最短路径，并根据所生成的第一最短路径确定第二最短路径；第一最短路径与第二最短路径之间路径长度相同。


5.如权利要求1所述的基于平衡路由和混合传输的装置，其特征在于，最优策略组件用于根据以下公式为每个链路节点确定最优路径选择概率pi和混合单跳/多跳传输概率qi，并且优化最小化最贪婪节点的功耗：



s.t.0≤pi，qi≤1，i＝1...n
其中，n是感测节点的数量，Pi,1和Pi,2是两个不相关的最短路径1和2通过多跳策略将数据包发送到接收器的节点i的功耗值，并且Ci是传感器i的功耗值。


6.一种基于平衡路由...

【专利技术属性】
技术研发人员：余志民，林剑萍，
申请(专利权)人：阳光学院，
类型：发明
国别省市：福建;35