一种软件定义无线传感器网络的路由优化方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种软件定义无线传感器网络的路由优化方法和装置，包括建立当前数据传输会话在传感器节点间的有向链路的路径权重模型；从无线传感器网络中删除不符合预设条件的传感器节点，确定无线传感器网络中包括所有源‑目的对路径的第一集合，并根据权重模型得到第一集合中所有链路的路径权重值；根据第一集合、第二集合、路径权重值和最短路径算法，确定第三集合；将第一集合和第三集合代入增益函数中，若增益函数的值大于预设增益阈值，则将第三集合中的所有路径替换第一集合中的所有路径。本发明专利技术更好的降低了传感器的能量消耗，提高传感器使用的有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种软件定义无线传感器网络的路由优化方法和装置
本专利技术涉及无线传感器网络
，尤其涉及一种软件定义无线传感器网络的路由优化方法和装置。
技术介绍
无线传感器网络的能量效率是“绿色”物联网的一个重要问题。现有的节能路由协议往往孤立地计算路由，不利于能量消耗的全局优化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种软件定义无线传感器网络的路由优化方法和装置。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种软件定义无线传感器网络的路由优化方法，所述方法包括：根据传感器节点的数据传输速率、当前数据传输会话的数据传输信息、所述传感器节点的能量消耗值和所述无线传感器网络中的传感器节点的数量，建立当前数据传输会话在所述传感器节点间的有向链路的路径权重模型；从所述无线传感器网络中删除不符合预设条件的所述传感器节点，确定所述无线传感器网络中包括所有源-目的对路径的第一集合，并根据所述路径权重模型得到所述第一集合中所有链路的路径权重值；根据所述第一集合、第二集合、所述路径权重值和最短路径算法，确定第三集合，其中，所述第二集合包括所述第一集合中所有源-目的对路径对应的所有源-目的对，所述第三集合中包括源-目的对路径；将所述第一集合和所述第三集合代入增益函数中，若所述增益函数的值大于预设增益阈值，则将所述第三集合中的所有路径替换所述第一集合中的所有路径。本专利技术的有益效果是：通过构建当前数据传输会话在所述传感器节点间的有向链路的路径权重模型，得到第一集合中所有链路的路径权重值，并根据第一集合、第二集合、路径权重值和最短路径算法，确定第三集合，最后根据第一集合、第三集合和增益函数，确定无线传感器网络中的源-目的对路径的最优路径方案，更好的降低了传感器的能量消耗，提高了传感器使用的有效性。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步地，所述根据所述第一集合、第二集合、所述路径权重值和最短路径算法，确定第三集合，具体包括以下步骤：确定所述第一集合中的所有源目的路径中的最小跳路径；从所述第二集合中随机取出一个源-目的对，并根据最短路径算法，计算所述源-目的对中源节点和目的节点分别与所述最小跳路径的最短路径距离，得到从所述源节点经过所述最小跳路径到达所述目的节点的最短路径；将所述路径权重值作为指标，并根据最短路径算法，得到所述源-目的对的最低能量路径；根据判断所述最低能量路径是否满足所述当前数据传输会话的跳数限制的结果，确定将所述最低能量路径或所述最短路径添加至所述第三集合中，从所述第二集合中删除所述源-目的对，继续从所述第二集合中随机取出一个源-目的对，直到所述第二集合为空，输出所述第三集合。进一步地，所述根据判断所述最低能量路径是否满足所述当前数据传输会话的跳数限制的结果，确定将所述最低能量路径或所述最短路径添加至所述第三集合中，具体包括：若所述最低能量路径满足所述跳数限制，则将所述最低能量路径添加至所述第三集合中；否则，将所述最短路径添加至所述第三集合中。采用上述进一步方案的有益效果是：根据当前数据传输会话的跳数限制和源目的节点的最低能量路径，确定源节点和目的节点的路径，有效达到了减小传感器节点的能量消耗和对源节点和目的节点之间的最小跳路径的平衡。进一步地，所述根据最短路径算法，计算所述源-目的对中源节点和目的节点分别与所述最小跳路径的最短路径距离，得到从所述源节点经过所述最小跳路径到达所述目的节点的最短路径，具体包括：根据最短路径算法，计算所述源节点与所述最小跳路径中的各个节点的最短路径；根据最短路径算法，计算所述目的节点与所述最小跳路径中的各个节点的最短路径；根据公式ppd(<i，j>，ξ)＝(min(d(i，ξ)))2+(min(d(j，ξ)))2，得到所述源-目的对与所述最小跳路径的最短距离，其中i是所述源节点，j是所述目的节点，ξ是所述最小跳路径，min(d(i，ξ))是所述源节点i到所述最小跳路径的最短距离，min(d(j，ξ))是所述目的节点j到所述最小跳路径的最短距离，ppd(<i，j>，ξ)是所述源-目的对与所述最小跳路径的距离，从而得到所述源节点经过所述最小跳路径到达所述目的节点的最短路径。采用上述进一步方案的有益效果是：根据最小跳路径和源-目的对的最短距离，可有效获得源节点经过最小跳路径到达目的节点的路径。进一步地，所述方法还包括：根据所述无线传感器网络中的传感器节点的传播距离信息与信道模型，得到所述传感器节点的能量消耗值。进一步地，所述根据所述无线传感器网络中的传感器节点的传播距离信息与信道模型，得到所述传感器节点的能量消耗值，具体包括：判断所述传感器节点的传播距离信息是否大于预设距离阈值；若是，则根据多径衰落信道模型和所述传播距离信息，得到所述传感器节点的能量消耗值；否则，根据自由空间信道模型和所述传播距离信息，得到所述传感器节点的能量消耗值。采用上述进一步方案的有益效果是：通过多径衰落信道模型、自由空间信道模型和传感器的传播距离信息，准确得到传感器节点的能量消耗值。进一步地，所述根据所述传感器节点的数据传输速率、当前数据传输会话的数据传输信息、所述传感器节点的能量消耗值和所述无线传感器网络中的传感器节点的数量，得到当前数据传输会话在所述传感器节点间的有向链路的路径权重模型，具体包括：当所述源节点和所述目的节点都处于活跃状态时，根据第一公式得所述当前数据传输会话s在所述源节点与所述目的节点间的有向链路的路径权重值；其中σi表示所述源节点i的能量消耗值，α表示电能，表示数据传输会话s的平均数据传输率，Pi表示所述源节点i在活跃状态时的功率，Pj表示所述目的节点j在活跃状态时的功率，表示所述源节点i的最大传输速率，表示所述目的节点j的最大传输速率；或，当所述目的节点处于不活跃状态时，根据第二公式得到所述当前数据传输会话s在所述源节点i与所述目的节点j间的有向链路的路径权重值，其中表示所述目的节点j在休眠状态时的功率；或，当所述源节点和所述目的节点都处于不活跃状态时，将所述源节点和所述目的节点的最大能量消耗值乘以所述传感器节点的数量，得到所述源节点至目的节点的路径权重值。采用上述进一步方案的有益效果是：建立源节点和目的节点都不处于活跃状态或目的节点处于不活跃装置时的有向链路路径权重模型，并得到源节点到目的节点的路径权重值，有助于降低传感器节点的能量消耗。本专利技术解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种软件定义无线传感器网络的路由优化装置，所述装置包括：路由权重模块，用于根据所述传感器节点的数据传输速率、当前数据传输会话的数据传输信息、所述传感器节点的能量消耗值和所述无线传感器网络中的传感器节点的数量，建立当前数据传输会话在所述传感器节点间的有向链路的路径权重模型；设置模块，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软件定义无线传感器网络的路由优化方法，其特征在于，所述方法包括：/n根据传感器节点的数据传输速率、当前数据传输会话的数据传输信息、所述传感器节点的能量消耗值和所述无线传感器网络中的传感器节点的数量，建立当前数据传输会话在所述传感器节点间的有向链路的路径权重模型；/n从所述无线传感器网络中删除不符合预设条件的所述传感器节点，确定所述无线传感器网络中包括所有源-目的对路径的第一集合，并根据所述路径权重模型得到所述第一集合中所有链路的路径权重值；/n根据所述第一集合、第二集合、所述路径权重值和最短路径算法，确定第三集合，其中，所述第二集合包括所述第一集合中所有源-目的对路径对应的所有源-目的对，所述第三集合中包括源-目的对路径；/n将所述第一集合和所述第三集合代入增益函数中，若所述增益函数的值大于预设增益阈值，则将所述第三集合中的所有路径替换所述第一集合中的所有路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种软件定义无线传感器网络的路由优化方法，其特征在于，所述方法包括：
根据传感器节点的数据传输速率、当前数据传输会话的数据传输信息、所述传感器节点的能量消耗值和所述无线传感器网络中的传感器节点的数量，建立当前数据传输会话在所述传感器节点间的有向链路的路径权重模型；
从所述无线传感器网络中删除不符合预设条件的所述传感器节点，确定所述无线传感器网络中包括所有源-目的对路径的第一集合，并根据所述路径权重模型得到所述第一集合中所有链路的路径权重值；
根据所述第一集合、第二集合、所述路径权重值和最短路径算法，确定第三集合，其中，所述第二集合包括所述第一集合中所有源-目的对路径对应的所有源-目的对，所述第三集合中包括源-目的对路径；
将所述第一集合和所述第三集合代入增益函数中，若所述增益函数的值大于预设增益阈值，则将所述第三集合中的所有路径替换所述第一集合中的所有路径。


2.根据权利要求1所述的软件定义无线传感器网络的路由优化方法，其特征在于，所述根据所述第一集合、第二集合、所述路径权重值和最短路径算法，确定第三集合，具体包括以下步骤：
确定所述第一集合中的所有源目的路径中的最小跳路径；
从所述第二集合中随机取出一个源-目的对，并根据最短路径算法，计算所述源-目的对中源节点和目的节点分别与所述最小跳路径的最短路径距离，得到从所述源节点经过所述最小跳路径到达所述目的节点的最短路径；
将所述路径权重值作为指标，并根据最短路径算法，得到所述源-目的对的最低能量路径；
根据判断所述最低能量路径是否满足所述当前数据传输会话的跳数限制的结果，确定将所述最低能量路径或所述最短路径添加至所述第三集合中，从所述第二集合中删除所述源-目的对，继续从所述第二集合中随机取出一个源-目的对，直到所述第二集合为空，输出所述第三集合。


3.根据权利要求2所述的软件定义无线传感器网络的路由优化方法，其特征在于，所述根据判断所述最低能量路径是否满足所述当前数据传输会话的跳数限制的结果，确定将所述最低能量路径或所述最短路径添加至所述第三集合中，具体包括：
若所述最低能量路径满足所述跳数限制，则将所述最低能量路径添加至所述第三集合中；
否则，将所述最短路径添加至所述第三集合中。


4.根据权利要求2或3所述的软件定义无线传感器网络的路由优化方法，其特征在于，所述根据最短路径算法，计算所述源-目的对中源节点和目的节点分别与所述最小跳路径的最短路径距离，得到从所述源节点经过所述最小跳路径到达所述目的节点的最短路径，具体包括：根据最短路径算法，计算所述源节点与所述最小跳路径中的各个节点的最短路径；
根据最短路径算法，计算所述目的节点与所述最小跳路径中的各个节点的最短路径；
根据公式ppd(<i,j>,ξ)＝(min(d(i,ξ)))2+(min(d(j,ξ)))2，得到所述源-目的对与所述最小跳路径的最短距离，其中i是所述源节点，j是所述目的节点，ξ是所述最小跳路径，min(d(i,ξ))是所述源节点i到所述最小跳路径的最短距离，min(d(j,ξ))是所述目的节点j到所述最小跳路径的最短距离，ppd(<i,j>,ξ)是所述源-目的对与所述最小跳路径的距离，从而得到所述源节点经过所述最小跳路径到达所述目的节点的最短路径。


5.根据权利要求1所述的软件定义无线传感器网络的路...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄惠芬，
申请(专利权)人：黄惠芬，
类型：发明
国别省市：山东;37