CN101459948A - 协作路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种协作路由方法，包括：本跳节点根据其邻居节点表中下一跳节点的位置信息，以直传模式计算从本跳节点到下一跳节点的直传链路能量消耗值，以协作模式计算从本跳节点到下一跳节点的各个协作链路能量消耗值；获得各个协作链路能量消耗值中最小的协作链路能量消耗值，并判断所述最小的协作链路能量消耗值是否小于所述直传链路能量消耗值，是则获得所述最小的协作链路能量消耗值所对应的协作节点，通过协作模式建立本跳节点经过所述协作节点到下一跳节点的协作路由，否则通过直传模式建立本跳节点到下一跳节点的直传路由。本发明技术方案使得整个网络在保证数据传输成功率的前提下，提高了整个网络的节能效果。

Description

协作路由方法

技术领域

本发明涉及无线通信网络中的路由技术，特别是涉及一种协作路由方法，属于通信技术领域。

背景技术

随着通信技术的不断发展，特别是无线网络的普及，各种无线网络，如移动自组织网路和无线传感器网络中，各个节点均可作为数据的发送节点、接收节点和转发节点。而作为网络中节点的移动设备均存在着一定的能量、存储能力和计算能力，特别是对于移动自组织网路而言，其一般应用于环境较为恶劣的场合，移动设备的能量消耗过多会导致能量降低，从而降低移动设备传送数据的效果，甚至，移动设备可能因能量耗费完毕而无法工作，从而降低整个网络的生命周期。

现有技术中一般采用最短路径的方法建立源节点到目的节点的路由，这样可以降低数据传输的距离，提高数据传输的速率，但是，这样建立起来的路由并未考虑节点的能量耗费问题，使得在数据传输过程中，部分节点可能需要具有较大的数据传输功率才可达到较好的数据传输成功率或传输效果，使得节点往往需要消耗大量的能量，出现能量不足，从而使得数据传输成功率下降或无法完成数据传输，造成节点在网络中失效，从而降低了整个网络的生命周期。同时网络中的其它节点可能不在最短路径上，因此，即使该节点具有较少的能量消耗即可实现到目的节点的数据传输且具有较高的传输成功率也不被采用，使得网络中各节点的能量消耗不均衡，且每个数据传输路径可能具有较大的能量消耗，不利于网络的节能。因此，如何有效地降低或节省节点的能量消耗，提高网络整体的生命周期以及网络的节能效果是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种协作路由方法，可以有效降低网络中节点的能量消耗，提高整个网络的生命周期。

为实现上述目的，本发明提供了一种协作路由方法，包括：

步骤10、本跳节点根据其邻居节点表中下一跳节点的位置信息，以直传模式计算从本跳节点到下一跳节点的直传链路能量消耗值，以协作模式计算从本跳节点到下一跳节点的各个协作链路能量消耗值；

步骤20、获得各个协作链路能量消耗值中最小的协作链路能量消耗值，并判断所述最小的协作链路能量消耗值是否小于所述直传链路能量消耗值，是则执行步骤30，否则执行步骤40；

步骤30、获得所述最小的协作链路能量消耗值所对应的协作节点，通过协作模式建立本跳节点经过所述协作节点到下一跳节点的协作路由，执行步骤50；

步骤40、通过直传模式建立本跳节点到下一跳节点的直传路由；

步骤50、下一跳节点判断自己是否是目的节点，是则执行步骤60，否则执行步骤10；

步骤60、结束。

其中，所述步骤10中从本跳节点到下一跳节点的直传链路能量消耗值为：

$P^D\left(d_{i,j}\right)=\frac{\left(2^{R_0-1}\right)N_0{d}_{i,j}^{\mathrm{\α}}}{-\log \left(P_0^S\right)}$

其中P^D(d_i，j)为本跳节点到下一跳节点的直传链路能量消耗值；d_i，j为本跳节点到下一跳节点的距离；α为路径损耗指数；N₀为噪声功率；R₀为预定义的数据发送速率；

为预定义的数据发送成功概率。

所述步骤10中本跳节点以协作模式计算从本跳节点到下一跳节点的各个协作链路能量消耗值包括：

步骤100、获得设定通信区域内可与本跳节点和下一跳节点建立通信的所有节点，并组成第一节点集合，所述设定通信区域是第一通信区域和第二通信区域的重叠区域，所述第一通信区域是以本跳节点为圆心、以本跳节点和下一跳节点之间的距离为半径的通信区域，所述第二通信区域是以下一跳节点为圆心、以本跳节点和下一跳节点之间的距离为半径的通信区域；

步骤101、本跳节点分别以所述第一节点集合中的节点作为到下一跳节点的协作链路中的协作节点，并以协作模式计算各节点对应的协作链路能量消耗值。

所述步骤101中节点对应的协作链路能量消耗值为：

$P_{\mathrm{tot}}^C(d_{x,z},d_{x,y},d_{y,z})=P^C\·\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right)+2P^C\·\stackrel{\‾}{\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right)}=P^C(2-\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right))$

其中，A为节点，

为节点A对应的协作链路能量消耗值； $P^C\≈(2^{R^C}-1)N_0\sqrt{\frac{d_{\mathrm{eq}}}{1-p_0^S}}$ 为节点A对应的协作链路中节点发送数据时消耗的能量， $R^C=\frac{{2R}_0}{1+\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right)}\≈\frac{{2R}_0}{2-\exp (-\sqrt{\frac{1-p_0^S}{d_{\mathrm{eq}}}{d}_{x,y}^{\mathrm{\α}})+\exp (}-\sqrt{\frac{1-p_0^S}{d_{\mathrm{eq}}}(d_{x,y}^{\mathrm{\α}}+d_{x,z}^{\mathrm{\α}}))}}$ 为每一时隙的数据发送速率， $\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right)=1-\exp (-{\mathrm{gd}}_{x,y}^{\mathrm{\α}})+\exp (-g(d_{x,y}^{\mathrm{\α}}+d_{x,z}^{\mathrm{\α}}))-\exp (-g(d_{x,y}^{\mathrm{\α}}+d_{y,z}^{\mathrm{\α}}+d_{x,z}^{\mathrm{\α}}))$ 为节点A对应的协作链路中只有本跳节点发送数据时发送概率， $d_{\mathrm{eq}}=d_{x,z}^{\mathrm{\α}}(d_{x,y}^{\mathrm{\α}},d_{y,z}^{\mathrm{\α}}),$ $g=\frac{(2^{R^C}-1)N_0}{P^C};$ R₀为预定义的数据发送速率；d_x，y为本跳节点到作为协作节点的节点A的距离；d_x，z为本跳节点到下一跳节点的距离；d_y，z为节点A到下一跳节点的距离；α为路径损耗指数；

为预定的数据发送成功概率；N₀为噪声功率。

本发明提供了一种协作路由方法，源节点在建立到目的节点路由的过程中，本发明技术方案的本跳节点根据节点自身的能量消耗作为建立到目的节点的路由的依据，通过计算本跳节点到下一跳节点中满足要求的所有链路上的能量消耗，并以能量消耗最小的链路作为到下一跳节点的路由，使得源节点最终建立到目的节点的路由中各节点均具有较少的能量消耗，从而有效减少了网络中各节点的能量消耗，避免了节点因能量消耗过多而导致整个网络生命周期的降低，提高了整个网络的生命周期。同时，本发明技术方案使得整个网络在保证数据传输成功率的前提下，可有效降低数据传输中的能量消耗，提高了整个网络的节能效果。

附图说明

图1为本发明协作路由方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明协作路由方法第二实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明协作路由方法第一实施例的流程示意图。本实施例包括：

步骤10、本跳节点根据其邻居节点表中下一跳节点的位置信息，以直传模式计算从本跳节点到下一跳节点的直传链路能量消耗值，以协作模式计算从本跳节点到下一跳节点的各个协作链路能量消耗值；

步骤20、获得各个协作链路能量消耗值中最小的协作链路能量消耗值，并判断该最小的协作链路能量消耗值是否小于直传链路能量消耗值，是则执行步骤30，否则执行步骤40；

步骤30、获得该最小的协作链路能量消耗值所对应的协作节点，通过协作模式建立本跳节点经过该协作节点到下一跳节点的协作路由，执行步骤50；

步骤40、通过直传模式建立本跳节点到下一跳节点的直传路由；

步骤50、下一跳节点判断自己是否是目的节点，是则执行步骤60，否则执行步骤10；

步骤60、结束。

本实施例中，源节点在建立到目的节点路由的过程中，各本跳节点根据节点自身的能量消耗作为建立到目的节点的路由的依据，使得源节点到目的节点的路由是具有最小能量消耗的链路，依此建立的路由使得路由中的各节点均具有较少的能量消耗即可实现较好的数据传送成功率将数据传输至目的节点。路由建立过程中，本跳节点确定其下一跳节点后，本跳节点和下一跳节点之间具有直传链路(Direct Transmission Link)和协作链路(Cooperative Transmission Link)两种类型，其中，直传链路是指数据是以直传模式(Direct Transmission Mode)传输的链路，而协作链路是指数据是以协作模式(Cooperative Transmission Mode)传输的链路。本实施例中所述的直传模式是指采用直传方式传输数据，即本跳节点发送到下一跳节点的数据是直接传送，数据传输过程中不需要通过其它节点，以直传模式进行数据传输的路径即为直传链路；协作模式是指采用协作通信的方式传输数据，数据传送过程中需要借助于协作节点，例如，本跳节点需要发送数据到下一跳节点时，本跳节点将待发送的数据分为两个时隙两次传送至下一跳节点，在第一时隙内本跳节点将前一半数据传送给下一跳节点和协作节点，在第二时隙内，本跳节点将后一半数据传送给目的节点，同时协作节点将第一时隙从本跳节点接收到的前一半数据也发送到下一跳节点，下一跳节点合成接收到的数据并返回ACK信息到本跳节点，完成本跳节点到下一跳节点的数据传输，而以协作模式传输数据的路径即为协作链路。本实施例中，本跳节点确定其下一跳节点后，本跳节点计算到下一跳节点的包括直传链路和协作链路的所有链路的能量消耗，即获得本跳节点到下一跳节点的直传链路能量消耗值和各个协作链路能量消耗值，并将最小的协作链路能量消耗值和直传链路能量消耗值比较，若最小的协作链路能量消耗值小于直传链路能量消耗值，则本跳节点通过协作模式建立到下一跳节点的协作路由，该协作路由的协作节点是该最小的协作链路能量消耗值对应的协作节点，否则，本跳节点以直传模式建立到下一跳节点的直传路由，其中，协作路由即是指将本跳节点与下一跳节点之间的最小的协作链路能量消耗值对应的协作链路作为本跳节点到下一跳节点的路由，该协作路由的协作节点是该最小的协作链路能量消耗值对应的协作节点，本跳节点到下一跳节点的数据传输是以协作模式传输，而直传路由是指本跳节点与下一跳节点以直传模式传输数据的直传链路。当本跳节点到下一跳节点的路由建立成功后，该下一跳节点可对自身是否是目的节点进行判断，是则说明源节点到目的节点的整个路由建立成功，结束路由建立，源节点可利用该路由传输数据，否则该下一跳节点作为本跳节点向其下一跳建立到目的节点的路由，直到最终与目的节点的路由建立成功。本实施例中所述的本跳节点是指在源节点在建立到目的节点中的各跳节点，可以是源节点或其它任何跳的节点。

本实施例中，上述步骤10中本跳节点到下一跳节点的直传链路能量消耗值为：

$P^D\left(d_{i,j}\right)=\frac{\left(2^{R_0-1}\right)N_0{d}_{i,j}^{\mathrm{\α}}}{-\log \left(P_0^S\right)}$

其中P^D(d_i，j)为本跳节点到下一跳节点的直传链路能量消耗值；d_i，j为本跳节点到下一跳节点的距离；α为路径损耗指数；N₀为噪声功率；R₀为预定义的数据发送速率；

为预定义的数据发送成功概率。

上述步骤10中本跳节点以协作模式计算从本跳节点到下一跳节点的各个协作链路能量消耗值包括：

步骤100、获得设定通信区域内可与本跳节点和下一跳节点建立通信的所有节点，并组成第一节点集合，该设定通信区域是第一通信区域和第二通信区域的重叠区域，该第一通信区域是以本跳节点为圆心、以本跳节点和下一跳节点之间的距离为半径的通信区域，该第二通信区域是以下一跳节点为圆心、以本跳节点和下一跳节点之间的距离为半径的通信区域；

步骤101、本跳节点分别以该第一节点集合中的节点作为到下一跳节点的协作链路中的协作节点，并以协作模式计算各节点对应的协作链路能量消耗值。

步骤100中，通过将源节点和下一跳节点的距离作为通信半径，并分别以本跳节点和下一跳节点为中心建立通信区域，则可将同时处于本跳节点和下一跳节点的通信区域内的所有节点分别作为本跳节点到下一跳节点的协作链路中的协作节点，并计算各节点对应的协作链路能量消耗值。

步骤101中以协作模式计算第一节点集合中的节点对应的协作链路能量消耗值为：

$P_{\mathrm{tot}}^C(d_{x,z},d_{x,y},d_{y,z})=P^C\·\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right)+2P^C\·\stackrel{\‾}{\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right)}=P^C(2-\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right))$

其中，A为节点，

为节点A对应的协作链路能量消耗值； $P^C\≈(2^{R^C}-1)N_0\sqrt{\frac{d_{\mathrm{eq}}}{1-p_0^S}}$ 为节点A对应的协作链路中节点发送数据时消耗的能量， $R^C=\frac{{2R}_0}{1+\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right)}\≈\frac{{2R}_0}{2-\exp (-\sqrt{\frac{1-p_0^S}{d_{\mathrm{eq}}}{d}_{x,y}^{\mathrm{\α}})+\exp (}-\sqrt{\frac{1-p_0^S}{d_{\mathrm{eq}}}(d_{x,y}^{\mathrm{\α}}+d_{x,z}^{\mathrm{\α}}))}}$ 为每一时隙的数据发送速率， $\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right)=1-\exp (-{\mathrm{gd}}_{x,y}^{\mathrm{\α}})+\exp (-g(d_{x,y}^{\mathrm{\α}}+d_{x,z}^{\mathrm{\α}}))-\exp (-g(d_{x,y}^{\mathrm{\α}}+d_{y,z}^{\mathrm{\α}}+d_{x,z}^{\mathrm{\α}}))$ 为节点A对应的协作链路中只有本跳节点发送数据时发送概率， $d_{\mathrm{eq}}=d_{x,z}^{\mathrm{\α}}(d_{x,y}^{\mathrm{\α}},d_{y,z}^{\mathrm{\α}}),$ $g=\frac{(2^{R^C}-1)N_0}{P^C};$ R₀为预定义的数据发送速率；d_x，y为本跳节点到作为协作节点的节点A的距离；d_x，z为本跳节点到下一跳节点的距离；d_y，z为节点A到下一跳节点的距离；α为路径损耗指数；为预定的数据发送成功概率；N₀为噪声功率。

本实施例步骤30中通过协作模式建立本跳节点经过协作节点到下一跳节点的协作路由为：本跳节点将本跳节点到下一跳节点的协作节点添加到路由表中，并发送确认信息到协作节点和下一跳节点，确认信息中包括协作节点被选中信息。本跳节点将该协作节点添加到自身维护的路由表中后，表示本跳节点到下一跳节点的路由是协作路由，且协作节点为添加在路由表中的协作节点，本跳节点可将数据通过该协作节点以协作通信的方式传输至下一跳节点。具体地，本实施例网络中的每个节点都维护有自身节点的路由表以及能量消耗表，路由表中维护有相关的路由信息，能量耗费表中则记载有各节点到下一跳节点的直传链路和各协作链路的能量消耗。

以下为节点维护的能量消耗表：

 

Next hop	Energy cost	Cooperative node	Co-Energy cost
				...	Cooperative node	Co-Energy Cost

在该能量消耗表中，Next top表示下一跳节点的标识，本实施例中所述的节点的标识即节点的ID；Energy cost表示直传链路能量消耗值；Cooperative node表示协作节点的ID；Co-Energy cost表示协作链路能量消耗值。该路由表中，各协作链路能量消耗值均对应于各协作节点，即每个协作节点ID会对应有协作链路能量消耗值。

以下为节点维护的路由表：

 

Type	Des	Next hop	Cooperative node	Energy cost
					Metric	Sep.No.	Install time	Stable time	Node id

在该路由表中，Type代表路由的类型，路由一般可分为由三种不同的类型，且分别由不同的数值表示，其中0代表普通路由，1代表失效路由，2代表重建路由；Des表示目的节点的ID；Next hop表示下一跳节点的ID；Cooperative node表示协作节点的ID，当该项为空时，表示该节点到下一跳节点为直传链路，即直传路由，否则，表示该节点到下一跳节点之间通过该协作节点建立协作链路，即协作路由；Energy cost表示当前跳的能量消耗；Metric表示从该节点到目的节点的路由的跳数，用于路由的更新；Seq.No.表示目的节点的序列号，用于路由的更新；Install time表示记录的该路由建立的时间，用于删除过期的路由，如果一条路由在其生存时间内未被更新过，则删除该路由条目；Stable time用于记录该路由条目的稳定时间，以决定在调整已有路由信息时等待多长时间再广播该条路由项；Node id表示重建路由信息针对的节点ID，该数据只有在Type是重建路由类型时才生效，其它类型的路由对其不产生作用。

当本跳节点成功建立到下一跳节点的路由后，会将相关的节点及路由信息以建立或更新的方式维护自身的路由表，若本跳节点以直传模式建立到下一跳节点的直传路由，则该路由表中的Cooperative node项置为空，否则，将以协作模式建立的协作路由中的协作点的ID记录在Cooperative node项。当本跳节点需要向目的节点发送数据时，可首先查询路由表中的相关信息，若路由表中的Cooperative node项为空表示本跳节点到下一跳节点为直传链路，即本跳节点建立的到下一跳节点的路由为直传路由，则本跳节点以直传模式将数据传输至下一跳节点，并由下一跳节点根据其自身的路由情况将数据传输至相关的节点，直到将数据传输至目的节点；若路由表中的Cooperative node项不为空表示该源节点到下一跳节点的路由为协作路由，则本跳节点经过协作节点并以协作模式将数据传输至下一跳节点，并由下一跳节点再根据自身的路由情况将数据传输至相关的节点，直到将数据传输至目的节点。同时，本跳节点建立路由成功后，本跳节点还维护有能量耗费表，该能量耗费表记录了本跳节点到下一跳节点的直传链路能量消耗值和各协作节点对应的协作链路能量消耗值。

可以看出，当本跳节点最终建立好到目的节点的路由后，该本跳节点可维护有能量耗费表和到达目的节点的路由表。同时，本跳节点到目的节点路由上的各跳节点也维护有相应的能量耗费表和该跳节点到达目的节点的路由表。因此，当节点需要发送或转发数据到目的节点时，可首先根据自身的路由表信息查找到目的节点的路由，并根据该路由表中的Cooperative node项是否为空来确认该路由是直传路由或协作路由，若Cooperative node项为空，则是直传路由，以直传模式传输数据至下一跳节点，若Cooperative node项不为空，将Cooperative node项对应的节点作为本跳节点到下一跳节点的协作节点，以协作模式传输数据至下一跳节点。

由以上技术方案可以看出，本实施例协作路由方法通过计算本跳节点到下一跳节点中满足要求的所有链路上的能量消耗，并以能量消耗最小的链路作为到下一跳节点的路由，本跳节点最终建立到目的节点的路由具有最小的能量消耗，使得源节点到目的节点的路由上的各节点均具有较少的能量消耗，从而有效减少了网络中各节点的能量消耗，避免了节点因能量消耗过多而导致整个网络生命周期的延迟，提高整个网络的生命周期；同时，本实施例使得节点具有较少的能量消耗即可实现较好的数据传送成功率，因此，本实施例在保证网络中数据传送成功率的前提下，使得数据传送的能量消耗最小，提高了整个网络的节能效果。

图2为本发明协作路由方法第二实施例的流程示意图。包括：

步骤11、本跳节点接收网络中所有邻节点发送的包括节点标识和位置信息的邻节点信息，建立本跳节点的邻居节点表；

步骤12、根据所述邻居节点表中的所有邻节点信息，获得本跳节点的下一跳节点；

步骤13、本跳节点根据其邻居节点表中下一跳节点的位置信息，以直传模式计算从本跳节点到下一跳节点的直传链路能量消耗值，以协作模式计算从本跳节点到下一跳节点的各个协作链路能量消耗值；

步骤14、获得各个协作链路能量消耗值中最小的协作链路能量消耗值，并判断该最小的协作链路能量消耗值是否小于直传链路能量消耗值，是则执行步骤15，否则执行步骤16；

步骤15、获得该最小的协作链路能量消耗值所对应的协作节点，通过协作模式建立本跳节点经过该协作节点到下一跳节点的协作路由，执行步骤17；

步骤16、通过直传模式建立本跳节点到下一跳节点的直传路由；

步骤17、下一跳节点判断自己是否是目的节点，是则执行步骤18，否则执行步骤13；

步骤18、结束。

本实施例中本跳节点建立到下一跳节点的路由之前，可建立或维护自身的邻居节点表，以根据该邻居节点表确定下一跳节点。具体地，在网络初始化时，或建立路由前，本跳节点可接收其邻近所有节点发送的控制分组，并根据接收到的所有控制分组中的邻节点信息建立和维护自身邻近节点的邻居节点表，该邻居节点表可包括节点ID以及节点位置信息。一般情况下，网络中的各节点均在网络初始化时建立或更新自身的邻居节点表，或者根据需要由本跳节点向邻近节点发送请求信息，获得邻近节点信息，更新邻居节点表。

以下为本实施例中的邻居节点表：

 

Nodeid

Position

其中，邻居节点表中Node id表示节点的ID，Position表示节点的位置信息。

本实施例步骤12中根据该邻居节点表中的所有邻节点信息，获得本跳节点的下一跳节点具体为：根据所述邻居节点表中所有邻节点的节点标识信息，判断目的节点是否存在于所述邻居节点表中，若是，则将所述目的节点作为本跳节点的下一跳节点，否则，根据邻节点的位置信息将获得的距离本跳节点最远的节点作为本跳节点的下一跳节点。

本实施例通过建立邻居节点表可维护邻近节点的信息，以便于本跳节点获取下一跳节点及建立到目的节点的路由。

本跳节点确定其下一条节点后，即可建立到下一跳节点的路由，具体的建立过程可参照上述实施例一。与上述实施例一不同的是，本实施例中当本跳节点成功建立到下一跳节点的路由后，本跳节点除了维护有自身的路由表以及能量消耗表外，还维护有邻居节点表，邻居节点表记录了本跳节点的所有邻近节点的邻节点信息。

可以看出，当本跳节点最终建立好到目的节点的路由后，该本跳节点可维护有邻居节点表、能量耗费表和到达目的节点的路由表。同时，本跳节点到目的节点路由上的各跳节点也维护有相应的邻居节点表、能量耗费表和该跳节点到达目的节点的路由表。因此，当本跳节点需要发送或转发数据到目的节点时，可首先根据自身维护的邻居节点表确定目的节点是否存在于邻居节点表中，若存在，则可直接将数据传输至目的节点，若目的节点不存在本跳节点的邻居节点表中，本跳节点可根据自身的路由表信息查找到目的节点的路由，并根据该路由表中Cooperative node项是否为空来确认该路由是直传路由或协作路由，若Cooperative node项为空，则是直传路由，以直传模式传输数据至下一跳节点，若Cooperative node项不为空，则以协作模式传输数据至下一跳节点。

由以上技术方案可以看出，本实施例在实现上述实施例一技术效果的基础上，通过建立和维护邻居节点表，使得本跳节点可以更加快捷和准确的找到合适的下一跳节点或目的节点，提高了路由建立的准确性和便利性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1、一种协作路由方法，其特征在于包括：

步骤10、本跳节点根据其邻居节点表中下一跳节点的位置信息，以直传模式计算从本跳节点到下一跳节点的直传链路能量消耗值，以协作模式计算从本跳节点到下一跳节点的各个协作链路能量消耗值；

步骤20、获得各个协作链路能量消耗值中最小的协作链路能量消耗值，并判断所述最小的协作链路能量消耗值是否小于所述直传链路能量消耗值，是则执行步骤30，否则执行步骤40；

步骤30、获得所述最小的协作链路能量消耗值所对应的协作节点，通过协作模式建立本跳节点经过所述协作节点到下一跳节点的协作路由，执行步骤50；

步骤40、通过直传模式建立本跳节点到下一跳节点的直传路由；

步骤50、下一跳节点判断自己是否是目的节点，是则执行步骤60，否则执行步骤10；

步骤60、结束。

2、根据权利要求1所述的协作路由方法，其特征在于，所述步骤10中从本跳节点到下一跳节点的直传链路能量消耗值为：

$P^D\left(d_{i,j}\right)=\frac{\left(2^{R_0-1}\right)N_0{d}_{i,j}^{\mathrm{\α}}}{-\log \left(p_0^S\right)}$

其中P^D(d_i，j)为本跳节点到下一跳节点的直传链路能量消耗值；d_i，j为本跳节点到下一跳节点的距离；α为路径损耗指数；N₀为噪声功率；R₀为预定义的数据发送速率；

为预定义的数据发送成功概率。

3、根据权利要求1所述的协作路由方法，其特征在于，所述步骤10中本跳节点以协作模式计算从本跳节点到下一跳节点的各个协作链路能量消耗值包括：

步骤100、获得设定通信区域内可与本跳节点和下一跳节点建立通信的所有节点，并组成第一节点集合，所述设定通信区域是第一通信区域和第二通信区域的重叠区域，所述第一通信区域是以本跳节点为圆心、以本跳节点和下一跳节点之间的距离为半径的通信区域，所述第二通信区域是以下一跳节点为圆心、以本跳节点和下一跳节点之间的距离为半径的通信区域；

步骤101、本跳节点分别以所述第一节点集合中的节点作为到下一跳节点的协作链路中的协作节点，并以协作模式计算各节点对应的协作链路能量消耗值。

4、根据权利要求3所述的协作路由方法，其特征在于，所述步骤101中节点对应的协作链路能量消耗值为：

$P_{\mathrm{tot}}^C(d_{x,z},d_{x,y},d_{y,z})=P^C\·\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right)+2P^C\·\stackrel{\‾}{\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right)}=P^C(2-\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right))$

其中，A为节点，

为节点A对应的协作链路能量消耗值； $P^C\≈(2^{R^C}-1)N_0\sqrt{\frac{d_{\mathrm{eq}}}{1-p_0^S}}$ 为节点A对应的协作链路中节点发送数据时消耗的能量， $R^C=\frac{2R_0}{1+\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right)}\≈\frac{2R_0}{2-\exp (-\sqrt{\frac{1-p_0^S}{d_{\mathrm{eq}}}{d}_{x,y}^{\mathrm{\α}}\mathrm{})+\exp (\mathrm{}}-\sqrt{\frac{1-p_0^S}{d_{\mathrm{eq}}}(d_{x,y}^{\mathrm{\α}}+d_{x,z}^{\mathrm{\α}})\mathrm{})}}$ 为每一时隙的数据发送速率， $\mathrm{Pr}\left(\mathrm{\φ}\right)=1-\exp (-{\mathrm{gd}}_{x,y}^{\mathrm{\α}})+\exp (-g(d_{x,y}^{\mathrm{\α}}+d_{x,z}^{\mathrm{\α}}))-\exp (-g(d_{x,y}^{\mathrm{\α}}+d_{y,z}^{\mathrm{\α}}+d_{x,z}^{\mathrm{\α}}))$ 为节点A对应的协作链路中只有本跳节点发送数据时发送概率， $d_{\mathrm{eq}}=d_{x,z}^{\mathrm{\α}}(d_{x,y}^{\mathrm{\α}},d_{y,z}^{\mathrm{\α}}),$ $g=\frac{(2^{R^C}-1)N_0}{P^C};$ R₀为预定义的数据发送速率；d_x，y为本跳节点到作为协作节点的节点A的距离；d_x，z为本跳节点到下一跳节点的距离；d_y，z为节点A到下一跳节点的距离；α为路径损耗指数；

为预定的数据发送成功概率；N₀为噪声功率。

5、根据权利要求1所述的协作路由方法，其特征在于，所述步骤30中通过协作模式建立本跳节点经过所述协作节点到下一跳节点的协作路由为：本跳节点将所述协作节点添加到路由表中，并发送确认信息到所述协作节点和下一跳节点，所述确认信息中包括协作节点被选中信息。

6、根据权利要求1～5中任一所述的协作路由方法，其特征在于，在所述步骤10之前还包括：

本跳节点接收网络中所有邻节点发送的包括节点标识和位置信息的邻节点信息，建立本跳节点的邻居节点表；

根据所述邻居节点表中的所有邻节点信息，获得本跳节点的下一跳节点。

7、根据权利要求6所述的协作路由方法，其特征在于，根据所述邻居节点表中的所有邻节点信息，获得本跳节点的下一跳节点为：

根据所述邻居节点表中所有邻节点的节点标识信息，判断目的节点是否存在于所述邻居节点表中，若是，则将所述目的节点作为本跳节点的下一跳节点，否则，根据邻节点的位置信息将距离本跳节点最远的节点作为下一跳节点。

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