基于能量有效的机会路由方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于能量有效的机会路由方法、装置及系统，所述方法包括发射节点和/或每一跳节点根据地理位置信息和包成功传输概率选择下一跳候选节点集合，并在下一跳候选节点集合中选择平均功耗最低的一个或多个节点作为下一条节点来中继消息，直至目的节点接收到消息，所述目的节点的位置是已知的。本发明专利技术能够满足低功耗蓝牙网状网中节点的移动性以及能量消耗敏感的高要求。以及能量消耗敏感的高要求。以及能量消耗敏感的高要求。

【技术实现步骤摘要】
基于能量有效的机会路由方法、装置及系统


[0001]本专利技术属于及低功耗蓝牙网络技术，具体涉及一种基于能量有效的机会路由方法、装置及系统。

技术介绍

[0002]目前，蓝牙技术已广泛应用于我们日常生活中通信的各个领域，并且日新月异。自2017年以来，SIG发布了基于蓝牙低能耗核心规范协议栈的Mesh Profile Specification，以适应物联网的发展。并不是一种全新的无线通信技术，而是一种经过改进的网络技术，因为低功耗蓝牙网状网的底层协议仍然是蓝牙规范。低功耗蓝牙网状网具有比其他无线技术传输小数据包和更高的数据速率的优势，推动了智能家居的发展，因此吸引了大量的研究人员和工程师。
[0003]对于蓝牙网状网中的节点，亟需一种适用于蓝牙可移动性、能耗敏感特点的路由机制。虽然Mesh Profile Specification通过引入网络消息缓存方法和生存时间方法，定义了一种基于受控的洪泛路由机制，一定程度上避免了广播风暴问题。但是它依旧会转发大量冗余消息，导致不必要的功耗。
[0004]为了贴合蓝牙节点无连接、移动性高、能量有限、通信距离短的特点，机会路由成为了一种可行的解决方法。机会路由在转发时，并不会通过所有的邻居节点进行转发，而是根据一定的策略选择最合适的一个或者多个节点来进行转发。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提出一种基于能量有效的机会路由方法、装置及系统，通过地理位置信息和包成功传输概率进行候选节点集合选择，接着利用马尔可夫分析得到候选节点集合中每个节点的平均功耗进行优先级排序，然后选择平均功耗最低的节点来中继消息，满足了低功耗蓝牙网状网中节点的移动性以及能量消耗敏感的高要求。
[0006]为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种基于能量有效的机会路由方法，包括：
[0008]发射节点和/或每一跳节点根据地理位置信息和包成功传输概率选择下一跳候选节点集合，并在下一跳候选节点集合中选择平均功耗最低的一个或多个节点作为下一条节点来中继消息，直至目的节点接收到消息，所述目的节点的位置是已知的。
[0009]可选地，所述发射节点和/或每一跳节点根据地理位置信息和包成功传输概率选择下一跳候选节点集合，具体包括：
[0010]发射节点和/或每一跳节点将其邻居节点集合中的较该一跳节点更接近目的节点的且包成功传输概率高于预定阈值的节点选择为下一跳候选节点集合。
[0011]可选地，所述下一跳候选节点集合的选择方法包括：
[0012]节点获取到发射范围内的所有节点的地理位置信息，形成邻居节点集合；
[0013]节点初始化下一跳候选节点集合并设置包成功传输概率接受门限ε；
[0014]对于邻居节点集合中所有节点，计算各节点n
i
与目的节点n
D
的距离
[0015]对于邻居节点集合中所有节点，计算l比特的数据包成功传输概率
[0016]将所有符合且要求的节点加入下一跳候选节点集合，为发射节点n
S
与目的节点n
D
的距离。
[0017]可选地，当消息由节点n
j
发送到节点n
i
，节点n
j
接收节点n
i
发送的自身参数，并计算出包成功传输概率所述包成功传输概率的计算公式为：
[0018][0019][0020][0021][0022]其中，为节点n
i
的比特差错概率；为节点n
i
的信噪比，为节点n
i
的接收功率，N0为白高斯噪声功率谱密度，Δf为节点处的接收机噪声带宽；A
r
为节点n
i
的接收孔径，为节点n
j
与节点n
i
之间的距离，为节点n
j
的发射功率，为节点n
j
的发射机天线增益，为节点n
i
的接收机天线增益，f为节点的工作频率。
[0023]可选地，每个节点都具备发送、休眠、扫描、接收四种状态。
[0024]可选地，每一个节点的平均功耗的计算方法包括：
[0025]计算得到所有节点n
i
各自的状态转移矩阵
[0026]其中，p
12
表示状态1转移至状态2的状态转移概率；p
13
表示状态1转移至状态3的状态转移概率；p
23
表示状态2转移至状态3的状态转移概率，状态2只能转移至状态3，p
23
＝1；p
32
表示状态3转移至状态2的状态转移概率；p
34
表示状态3转移至状态4的状态转移概率；p
41
表示状态4转移至状态1的状态转移概率；p
42
表示状态4转移至状态2的状态转移概率；p
43
表示状态4转移至状态3的状态转移概率；
[0027]状态1：s1表示当前节点处于发送态，表示节点n
i
在发送态时的稳态概率，表示节点n
i
在发送态时的功率消耗；
[0028]状态2：s2表示当前节点处于休眠态，表示节点n
i
在休眠态时的稳态概率，表示节点n
i
在发送态时的功率消耗；
[0029]状态3：s3表示当前节点处于扫描态，表示节点n
i
在扫描态时的稳态概率，表示节点n
i
在发送态时的功率消耗；
[0030]状态4：s4表示当前节点处于接收态，表示节点n
i
在接收态时的稳态概率，表示节点n
i
在发送态时的功率消耗；
[0031]根据马尔可夫稳态概率计算公式计算得到稳态概率表达式为：
[0032][0033]获得节点n
i
的稳态概率矩阵表示为并且
[0034]节点n
i
在不同状态的功率消耗矩阵为得出节点的平均功率消耗
[0035]可选地，在所述发射节点和/或每一跳节点根据地理位置信息和包成功传输概率选择下一跳候选节点集合步骤之前还包括：
[0036]当发射节点和/或每一跳节点需要发送或者转发数据时，首先会扫描周边所有的邻居节点，检查和确保邻居节点中不包含目的节点。
[0037]第二方面，本专利技术提供了一种基于能量有效的机会路由的装置，包括：发射节点和/或每一跳节点，发射节点和/或每一跳节点根据地理位置信息和包成功传输概率选择下一跳候选节点集合，并在下一跳候选节点集合中选择平均功耗最低的一个或多个节点作为下一条节点来中继消息，直至目的节点接收到消息，所述目的节点的位置是已知的。
[0038]可选地，当发射节点和/或每一跳节点需要发送或者转发数据时，首先会扫描周边所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于能量有效的机会路由方法，其特征在于，包括：发射节点和/或每一跳节点根据地理位置信息和包成功传输概率选择下一跳候选节点集合，并在下一跳候选节点集合中选择平均功耗最低的一个或多个节点作为下一条节点来中继消息，直至目的节点接收到消息，所述目的节点的位置是已知的。2.根据权利要求1所述的一种基于能量有效的机会路由方法，其特征在于，所述发射节点和/或每一跳节点根据地理位置信息和包成功传输概率选择下一跳候选节点集合，具体包括：发射节点和/或每一跳节点将其邻居节点集合中的较该一跳节点更接近目的节点的且包成功传输概率高于预定阈值的节点选择为下一跳候选节点集合。3.根据权利要求1所述的一种基于能量有效的机会路由方法，其特征在于，所述下一跳候选节点集合的选择方法包括：节点获取到发射范围内的所有节点的地理位置信息，形成邻居节点集合；节点初始化下一跳候选节点集合并设置包成功传输概率接受门限ε；对于邻居节点集合中所有节点，计算各节点n
i
与目的节点n
D
的距离对于邻居节点集合中所有节点，计算l比特的数据包成功传输概率将所有符合且要求的节点加入下一跳候选节点集合，为发射节点n
S
与目的节点n
D
的距离。4.根据权利要求3所述的一种基于能量有效的机会路由方法，其特征在于：当消息由节点n
j
发送到节点n
i
，节点n
j
接收节点n
i
发送的自身参数，并计算出包成功传输概率所述包成功传输概率的计算公式为：的计算公式为：的计算公式为：的计算公式为：其中，为节点n
i
的比特差错概率；为节点n
i
的信噪比，为节点n
i
的接收功率，N0为白高斯噪声功率谱密度，Δf为节点处的接收机噪声带宽；A
r
为节点n
i
的接收孔径，为节点n
j
与节点n
i
之间的距离，为节点n
j
的发射功率，为节点n
j
的发射机天线增益，为节点n
i
的接收机天线增益，f为节点的工作频率。5.根据权利要求1所述的一种基于能量有效的机会路由方法，其特征在于，每个节点都具备发送、休眠、扫描、接收四种状态。6.根据权利要求5所述的一种基于能量有效的机会路由方法，其特征在于，每一个节点的平均功耗的计算方法包括：
计算得到所有节点n
i
各自的状态转移矩阵其中，p
12
表示状态1转移至状态2的状态转移概率；p

【专利技术属性】
技术研发人员：高迎宾，曹维坤，夏玮玮，燕锋，张亦农，沈连丰，
申请(专利权)人：南京西觉硕信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：