一种基于路径质量的负载均衡路由选择算法制造技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于路径质量的负载均衡路由选择算法。本发明专利技术涉及的负载均衡路由选择算法通过路径中节点之间的接收信号强度，来计算不同通信路径的通信质量，选择通信质量最高的消息传播线路为通信路径，并留有后备路径。同时在建立路径时考虑了节点的使用状况，避免单个节点被过度利用。本发明专利技术针对医院病房区的工作环境设计了B(balanced)

【技术实现步骤摘要】
一种基于路径质量的负载均衡路由选择算法


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种基于路径质量的负载均衡路由选择算法。

技术介绍

[0002]部分长时间运转的医疗设备出于安全因素的考量，需要持续监测其工作期间的状况。为了满足解放人力的需求，此类医疗设备需要搭配一种短距离无线传输装置实现自动上传数据，而蓝牙通信技术因为有着极低的工作功耗，延长了电池供电设备的使用寿命，十分符合此类端到端短距离无线通信的需求。低功耗蓝BLE(Bluetooth Low Energy)MESH技术的出现进一步弥补了传统蓝牙设备传输距离短、只能点对点通信的缺陷，为智能监控领域提供了一种低功耗、低成本的解决方案。但现有的传统路由选择算法在环境的通信质量较差时表现较差，需要根据运用场景进行具体的优化与改良。
[0003]常用的传统MESH路由协议包含有泛洪(Flooding)算法和基于最短路径跳数的AOMDV(Adhoc On
‑
demand Multipath Distance Vector)选择算法。在泛洪算法中，数据包被源节点广播后会无条件的在网络中被其他节点转发，此种传输方式会快速消耗整个网络的能量，降低系统的使用寿命，同时产生数据拥塞，增加数据的时延，无法保证数据包的抵达率。而基于最短路径跳数的AOMDV(Adhoc On
‑
demandMultipath Distance Vector)选择算法会在组网后将源节点抵达目标节点的跳数最短的路径作为传输路径，此类算法虽然可以保证整个网络的总能耗最低，但会快速消耗处于网络核心位置的部分节点的能量，当这些节点停止工作后网络也会瘫痪。同时此算法选择方法过于单一，当网络的中间节点出现变动导致链路断开后，无法第一时间形成新的路径，增大了丢包率和传输时延。

技术实现思路

[0004]针对上述技术所存在的问题，本专利技术提出了一种基于路径质量的负载均衡路由选择算法。
[0005]本专利技术为实现上述专利技术目的，采取的技术方案如下：一种基于路径质量的负载均衡路由选择算法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、处于网络中的各个节点依照洪泛算法自由广播消息，发现邻近设备；
[0007]步骤2、目标节点接收链路信息，根据一定时间后是否有新增链路，计算各节点链路质量；
[0008]步骤3、分析计算源自同一节点的链路数量是否大于2；当链路数量小于2时，无视链路质量，将该链路信息录入路由表；当链路数量大于2时，继续下一步且在保证每个源节点有两条链路的前提下，删除链路质量过低的信道；
[0009]步骤4、分析源自同一节点的链路数量是否大于或等于2；当链路数量等于2时，将链路信息录入路由表；当链路数量大于2时，统计各个节点在链路中充当中继节点的频次，删除充当中继节点频次最多的节点所涉及的链路，直至链路数为2条，将保留的链路信息组
成路由表。
[0010]步骤5、目标节点将编成的路由表广播到整个网络，完成组网；
[0011]步骤6、网络中的节点将按照路由表信息有选择性地转发消息。
[0012]进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤3中，分析计算的具体步骤包括：
[0013]步骤3.1、设NQI在数值上等于RSSI值，NQI的最大值与最小值分别为NQI
max
＝
‑
50dBm与NQI
min
＝
‑
70dBm，节点间的路径质量值LQI
ij
为：
[0014]步骤3.2、若NQI
ij
＜NQI
min
则该条路径不会被选作Mesh网中的路径；
[0015]步骤3.3、从源节点0经由1、2、3、
……
、i
‑
1中间节点到目标节点j之间整条路径总路径质量LQI
0，j
为路径中两两节点间路径质量值相加：
[0016]步骤3.4、E
j
为第j个节点的电池剩余电量百分比：N为此条链路上节点的数量路径综合性能指标TLQI为
[0017]进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤3中，删除链路质量过低的信道，但同时保证每个源节点至少有对应的5条链路的路径信息作为备选路径。
[0018]进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤4中，当链路质量大于2时，目标节点统计剩余的各条路径中，中间节点的出现次数，保留两条发自同一源节点的路径信息，删除出现频次最高的节点所在链路的路径信息，直到所有路径均被删除优化或编入路由表。
[0019]本专利技术所述的一种基于路径质量的负载均衡路由选择算法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0020](1)本专利技术涉及的负载均衡路由选择算法通过路径中节点之间的接收信号强度，来计算不同通信路径的通信质量，选择通信质量最高的消息传播线路为通信路径，同时在建立路径时考虑了节点的使用状况，避免单个节点被过度利用。
[0021](2)本专利技术针对医院病房区的工作环境设计了B(balanced)
‑
AOMDV智能路由算法，为保证数据的稳定性和包抵达率的前提下，建立多条传输路径，确保数据包尽可能地抵达目标节点。
[0022](3)本专利技术综合考虑了节点面对的传输压力和所处的网络位置，在保障各个终端节点正常通信的前提下，优化冗余的链路，分摊处于核心位置的节点的传输压力与能量消耗，延长网络寿命。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例的一种基于路径质量的负载均衡路由选择算法示意图；
[0024]图2是本专利技术实施例的洪泛算法、多径路由选择算法和负载均衡路由选择算法丢包率比较示意图；
[0025]图3是本专利技术实施例的洪泛算法、多径路由选择算法和负载均衡路由选择算法时延比较示意图；
[0026]图4是本专利技术实施例的洪泛算法、多径路由选择算法和负载均衡路由选择算法能量消耗比较示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图详细的描述本专利技术的作进一步的解释说明，以使本领域的技术人员可以更深入地理解本专利技术并能够实施，但下面通过参考实例仅用于解释本专利技术，不作为本专利技术的限定。
[0028]如图1所示，一种基于路径质量的负载均衡路由选择算法，包括以下步骤：
[0029]步骤1、处于网络中的各个节点依照洪泛算法自由广播消息，发现邻近设备；
[0030]步骤2、目标节点接收链路信息，根据一定时间后是否有新增链路，计算各节点链路质量；
[0031]步骤3、分析计算源自同一节点的链路数量是否大于2；当链路数量小于2时，无视链路质量，将该链路信息录入路由表；当链路数量大于2时，继续下一步且在保证每个源节点有两条链路的前提下，删除链路质量过低的信道；
[0032]步骤4、分析源自同一节点的链路数量是否大于或等于2；当链路数量等于2时，将链路信息录入路由表；当链路数量大于2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于路径质量的负载均衡路由选择算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、处于网络中的各个节点依照洪泛算法自由广播消息，发现邻近设备；步骤2、目标节点接收链路信息，根据一定时间后是否有新增链路，计算各节点链路质量；步骤3、分析计算源自同一节点的链路数量是否大于2；当链路数量小于2时，无视链路数量，将该链路信息录入路由表；当链路数量大于2时，继续下一步且在保证每个源节点有两条链路的前提下，删除链路质量过低的信道；步骤4、分析源自同一节点的链路数量是否大于或等于2；当链路数量等于2时，将链路信息录入路由表；当链路数量大于2时，统计各个节点在链路中充当中继节点的频次，删除充当中继节点频次最多的节点所涉及的链路，直至链路数为2条，将保留的链路信息组成路由表。步骤5、目标节点将编成的路由表广播到整个网络，完成组网；步骤6、网络中的节点将按照路由表信息有选择性地转发消息。2.根据权利要求1所述的一种基于路径质量的负载均衡路由选择算法，其特征在于，所述步骤3中，分析计算的具体步骤包括：步骤3.1、设节点通信质量NQI在数值上等于RSSI值，NQI的最大值与最小值分别为NQI
max
＝
‑
50dBm与NQI
min...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈晓燕，成行思，朱健，徐博洋，申红明，许哲源，邵巍，
申请(专利权)人：保控南通物联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：