CN105050136B - 光无线混合宽带接入网的自适应延迟感知节能方法 - Google Patents

光无线混合宽带接入网的自适应延迟感知节能方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了应用于光无线混合宽带接入网中的自适应延迟感知节能方法。现有光网络单元休眠能有效提高光无线混合宽带接入网的能量效率，但连续休眠网关的能量效率不高，同时会增加系统数据包的延迟。因此，本发明在光无线混合宽带接入网的下行方向，光网络单元根据数据包的到达率自适应选择休眠周期增长速率，从而充分利用数据包的延迟容忍度；上行方向，多网关均衡负载的无线网状网络可以减小光网络单元休眠带来的路径重建的延迟和拥塞，从而使网络中的延迟降低。本发明所提出的方法能够在满足数据包延迟的同时，使网络的能量效率达到最大。

Description

光无线混合宽带接入网的自适应延迟感知节能方法
技术领域
本发明涉及光无线混合宽带接入网节能机制技术，特别涉及带有延迟容忍控制的节能机制方法。
背景技术
区别于传统的数字用户线(Digital Subscriber Line,xDSL)、电缆调制解调器(Cable Modem,CM)、无线蜂窝网络、光纤到户(Fiber To The Home,FTTH)、无线网状网络(Wireless Mesh Network,WMN)等接入技术，光无线混合宽带接入网(Hybrid Optical-Wireless Broadband Access Networks,HOWBAN)兼具了无源光网络(Passive OpticalNetwork,PON)的高带宽、低损耗、长距离、高可靠特性及WMN的灵活、经济特性，得到国内外研究人员的广泛关注，其由始于中心局端的光线路终端(Optical Line Terminal,OLT)止于光网络单元(Optical Network Unit,ONU)的PON部分及多个无线Mesh路由器构成的前端无线网状网络组成，随着HOWBAN的发展，出现了融合ONU和无线Mesh路由器功能特性的网关节点，如图1所示。上行方向，用户通过前端WMN中的无线Mesh路由器接入网络，采用多跳的方式将数据传送至网关节点，进而，把数据包发送给OLT从而进入互联网；下行方向，来自互联网中的数据包到达OLT，OLT将会采用广播的方式把数据包发送到网关节点，通过多跳转发的方式到达用户所属的无线路由器，最终将数据包发送给用户。可见，HOWBAN有效地克服了PON组网不灵活、铺设费用较高及WMN带宽低、损耗大、距离短、可靠性差的问题，是未来接入网发展的一个主流方向。目前，采用基于IEEE 802.11s标准的WMN和基于时分复用无源光网络(Time-Division Multiplexing Passive Optical Network,TDM-PON)的HOWBAN得到了国内外学术界及产业界的广泛关注。
与其他接入网类似，能耗问题是制约HOWBAN大规模推广的关键问题之一。统计结果表明信息通信技术(Information And Communication Technology,ICT)的能量消耗约占全球总能耗的8％，其中通信网络消耗ICT约30％的能量，且接入网消耗整个通信网络的75％的能量，然而其设备的利用率却小于15％。虽然，增加网关的休眠时间能够有效提高HOWBAN的能量效率；但是，对于数据驱动的网关节点来说，如果在其处于空闲的时候就立即进入休眠，那么，受到数据突发特性的影响，网关节点将频繁地在休眠和工作状态之间进行切换，需要消耗大量的能量；此外，对采用连续休眠的方式，网关节点需要在每次休眠的间隙进行信息交换，也需要消耗了大量的能量，例如，对于前述应用场景来说，TDM-PON中多点控制协议(Multi Point Control Protocol,MPCP)规定网关最大的休眠时间不能超过50ms，连续休眠的网关在每次休眠开始都需要唤醒和OLT交换消息，使能量效率降低；同时，休眠的网关将会使Mesh节点(Mesh Point,MP)重新选择路径，增大WMN的开销和数据包的延迟；WMN中的用户分布不均匀，流量分布也不均匀，突发流量也会导致部分网关拥塞，部分网关休眠将会使网关的拥塞更严重。显然，HOWBAN中的能量问题受到多个方面因素的影响，其中包括用户分布状态、负载均衡程度、网关负载状态等。
针对HOWBAN中网关利用率低和数据包具有延迟容忍度的特点，国内外研究人员提出了多种网关的节能机制。Kani J,Fujimoto Y,Yoshimoto N等在“Adaptive powersaving mechanism for 10gigabit class PON systems”【IEICE transactions oncommunications,2010,93(2):280-288】文章中提出了动态带宽分配的休眠机制，OLT计算最优的休眠间隙并发送给网关，网关发送确认消息给OLT并进行休眠。Chowdhury P,Tornatore M,Sarkar S等在“Building a Green Wireless-Optical Broadband AccessNetwork(WOBAN)”【Journal of Lightwave Technology,2010,28(16):2219-2229】文章中提出了提出了网关满足负载小于某个阈值且剩余流量可以从前端的Mesh网络进行重路由的条件，就休眠一个周期的节能机制。Gong X,Hou W,Guo L等在“Dynamic energy-savingalgorithm in green hybrid wireless-optical broadband access network”【Optik-International Journal for Light and Electron Optics,2013,124(14):1874-1881】文章中分析了适用于控制网络拥塞的网关休眠机制，负载过高的网关将会唤醒休眠网关来重路由流量。
上述文献中提出的网关休眠机制未能在连续休眠的间隙期减少OLT和网关消息的交换，当连续休眠的网关以一定的概率发生的时候，休眠间隙期消息的交换将会消耗大量的能量，导致能量效率的下降。而且，休眠的网关将会使Mesh节点(Mesh Point,MP)重新选择路径，增大WMN的开销和数据包的延迟。WMN中突发流量会导致部分网关拥塞，网关休眠将会使网关的拥塞更严重。
总的来说，现在的光无线混合宽带接入网在节能机制方面存在如下需要解决的问题：HOWBAN中的流量具有很强的规律性，用户在某个时间段没有流量会使网关长时间处于空闲，例如，居民区的工作日或者商业区休息日都会导致大量的网关处于空闲；此外，用户接入网络的时间具有随机性，流量的分布也具有随机性，部分网关将会以一定的概率在给定时间段内出现空闲状态，例如，WMN中用户数量较少的MP所对应的网关，网关将会在一段时间处于空闲；由于PON中的MPCP规定最大休眠周期不能超过50ms，上述的两种情景网关空闲的时间都将大于50ms，网关的连续休眠将会以一定的概率发生。连续休眠的网关在每次休眠开始都需要唤醒和OLT交换消息，使能量效率降低。休眠的网关将会使MP重新选择路径，增大WMN的开销和数据包的延迟。同时，WMN中的用户分布不均匀，流量分布也不均匀，突发流量也会导致部分网关拥塞，网关休眠将会使网关的拥塞更严重。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出光无线混合宽带接入网的自适应延迟感知节能方法，能够在满足延迟要求的同时，使能量效率达到最优。
本发明提出的一种光无线混合宽带接入网的自适应延迟感知节能方法包括：HOWBAN后端的TDM-PON部分，连续休眠的网关根据数据包的到达率自适应的选择休眠周期长度的增长速率；前端的WMN采用多网关负载均衡的节能机制，每个MP根据链路质量和网关负载维护到多个网关的路由信息。休眠的网关发送休眠消息给网关路由表中的MP，MP不需要重新构建上行的路径，采用均衡负载的机制发送数据包。
本发明的具体步骤包括：在自适应延迟感知的节能机制中，对HOWBAN网络进行初始化，网关需要记录n个时隙的平均负载情况x(0)(1)，x(0)(2)，…x(0)(n)，利用离散灰色预测模型DGM(1,1)来预测下个时隙中的平均负载x(0)(n+1)。在每个时隙开始的时候，网关广播包含x(0)(n+1)的负载信息给WMN中的MP，MP根据到达网关的链路权重和网关的负载x(0)(n+1)，计算到达网关的链路权重之和和其中，Metricmax、分别为MP到所有网关的权重之和的最大值和所有网关中平均负载的最大值。MP选择一条到网关Zi值最小的链路，并发送确认消息给网关节点，收到确认消息的网关节点也更新到达MP的路由消息。然后判断Dr≤Dt，其中，Dr为满足业务要求数据包的最大延迟，Dt为判断是否为延迟敏感业务的延迟阈值，如果满足条件，由于实时业务延迟容忍度低，就不能进行任何的休眠操作；反之，则进行休眠控制算法的流程。OLT首先需要计算在满足数据包的延迟D≥Dr的条件下对于特定λ使节能的效率最大的休眠周期增长速率参数m，网关第i个周期休眠时间为当两个到达的数据包的间隔ti不满足ti≥TW的条件，网关的休眠算法就结束，反之，则启用休眠控制算法。OLT在第一次和网关进行休眠信息交换的时候，把参数m传递给网关，网关将会发送休眠消息给把它作为网关的MP节点，MP节点将会选择其它的网关进行路由，网关将会休眠T1时隙。休眠T1时隙完成之后，网关将会监听L时隙，如果有数据包在T1+L时隙内到达，休眠结束进行数据包的传输，反之则进行第二个周期的休眠，直到监听到有数据包到达，网关才需要唤醒进行数据包的发送。
本发明中对于最优休眠周期增长速率参数m的选取是通过建立网关忙期、闲期、唤醒期的数学模型来实现的。通过建立的数学模型，可以得到对不同的到达率λ，系统延迟和能量关于m的数学表达式。休眠网关唤醒所需要消耗的时钟恢复和时隙同步时间为2.125ms，因此，网关的第一个休眠周期至少要大于休眠恢复时间。根据公式m的取值范围为{1,2,3,4,5}。对于特定的λ值，根据能量和延迟公式(21)、(22)遍历所有的m值，在满足延迟条件下，得到能量消耗最优的值，选取最优的m值，可以使能量效率到达最大。
本发明在光无线混合宽带接入网的下行方向，光网络单元根据数据包的到达率自适应选择休眠周期增长速率，从而充分利用数据包的延迟容忍度；上行方向，多网关均衡负载的无线网状网络可以减小光网络单元休眠带来的路径重建的延迟和拥塞，从而使网络中的延迟降低。本发明所提出的方法能够在满足数据包延迟的同时，使网络的能量效率达到最大。
附图说明：
图1为本发明中HOWBAN的结构；
图2为本发明中网关-K的下行调度算法；
图3为本发明中网关-K忙期、闲期和唤醒期；
图4为本发明中HOWBAN自适应延迟感知的节能机制的流程图。
具体实施方式
为使本发明能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如前所述，HOWBAN中的网关以一定的概率进行休眠，当到达网关的数据包的间隔大于TW，网关就启动休眠算法，连续休眠的网关只需要监听L时隙，不需要在每次休眠间隙都进行大量消息的交换。MP在选择多个网关的时候，综合考虑节点到网关的链路权重和网关的负载，从而减小网关休眠带来的上行数据包额外延迟和突发流量带来的拥塞。
如图4所示为本发明中自适应延迟感知的节能机制流程图，包括以下步骤：初始化HOWBAN前端的WMN网络，HOWBAN中的网关自适应延迟感知的休眠，最优休眠周期长度增长速率参数m的确定。
一、初始化HOWBAN前端的WMN网络
如前所述，WMN中用户分布不均匀，流量分布也不均匀。若某个区域产生大量突发流量，将会导致网关节点出现拥塞；此外，网关节点间断性休眠将导致MP需要重新选择归属网关，使得上行数据包的延迟也会增大。因此，需要选取最优的网关以减少数据包的延迟和拥塞。MP在构建到达网关路径的时候，主要受到MP到网关的链路质量和网关负载两个参数的影响，MP到网关的链路质量越好，上行数据包的传输延迟和链路拥塞越小；网关的负载大，传输到网关节点的数据包将会经历很长的等待延迟才会被处理。MP到网关的链路质量变好，网关的负载变大，数据包可以快速传输到网关，但是仍需要在网关等待很长的时间才会被处理；MP到网关的链路质量变坏，网关的负载变小，数据包需要经历长时间的延迟才能传输到网关，传输到网关的数据包不需要长时间的等待就会被处理；可见，单一的参数很难衡量MP对网关的选择，两个参数分别影响数据包的延迟和网关的拥塞，对网络的性能都至关重要，需要综合考虑链路的质量和网关的负载才能全面的衡量网络性能，可以采用归一化之后的两个参数相乘来选取最优的网关，从而使数据包的上行延迟和网关的拥塞性能最优。因此，本发明提出了一种多网关的WMN均衡负载节能机制，可以减小网关休眠带来的上行数据包额外延迟和突发流量带来的拥塞。
网关当前时隙的平均负载，计算如下：
上式中的NPk是第i个网关在第k个时隙接收到的数据包的总和，AP是接收到的数据包的平均大小，L为时隙的长度，即网关广播的周期。网关节点记录最近n个不同时隙的平均负载的序列为：
MP在选择网关的时候，由于数据包的传输发生在下一个时隙，MP需要根据下一个时隙的负载情况来判断网关的拥塞。WMN中的MP节点接收到的数据包近似服从指数分布，通过多跳传输到网关，网关接收到的数据包也近似服从指数分布。当预测的原始数据隐含着原始的指数分布规律的时候，离散灰色预测模型(Discrete Gray Forecast Model,DGM)DGM(1,1)预测的效果较好。使用DGM(1,1)模型可以预测网关下个时隙的平均负载为
本发明使用主动树转发的机制，避免洪泛现象的发生。设置链路权重的时候使用的是一个测试帧在链路上传输的时间、信道访问和协议开销的之和，同时也考虑测试帧发生错误的情景，链路a的链路权重为：
上式中Oca和Op分别为信道访问和协议开销，Bt为测试帧的比特数，r为比特的传输速率，ef表示测试帧发生错误的概率。
网关定期的广播包含下个时隙平均负载信息的消息，收到消息的MP首先需要根据链路权重计算到网关节点的链路权重之和：
MP根据Metrici选择到每个网关权重最小的路径作为主干树。MP收到网关广播消息来自主干树，必须转发它，否则就直接丢弃。然后，MP计算需要综合考虑链路权重和网关负载的值：
上式中Metricmax为MP到所有网关的权重之和的最大值，表示所有网关中负载的最大值，MP选取到达每个网关节点的最优Zi值，更新自己的路由信息，并发送确认消息给网关节点，收到确认消息的网关节点也更新到达MP的路由信息。MP维护到达多个网关的路径，减小网关休眠给MP带来重新选择路径的开销和数据包的延迟。当MP中有上行数据包需要发送的时候，选取到达所有网关Zi最小的网关作为目的节点。
二、HOWBAN中的网关自适应延迟感知的休眠
HOWBAN中前端的WMN初始化完成之后，OLT需要判断到达的下行数据包是否为实时的业务，如果是，由于实时业务延迟容忍度低，就不能进行任何的休眠操作；反之，则就进行休眠控制算法的流程。如前所述，连续休眠的网关将会以一定的概率发生。本发明提出一种自适应的休眠机制能减少连续休眠机制中OLT和网关之间的信息交换，并适用于单个休眠周期的机制，第k个网关的休眠调度算法如图2所示。
OLT中连续TW时间段内没有接收到网关-k的数据包，且缓存中也没有到达网关-k的数据包，就启动休眠机制。在进入第一次休眠周期之前，网关需要向OLT发送休眠请求消息SLEEP_REQ，OLT根据数据包的到达率λ计算最优的休眠周期长度增长系数m，具体的计算过程见第三部分，并发送包含m的休眠消息SLEEP给网关同意休眠，随即网关将会发送一个消息给把它作为网关的MP节点，MP节点将会更新路由信息，重新选择最优的Zi值作为自己的网关进行路由。然后，网关休眠T1时间。没有数据包到达网关-k的时候，如果等待时间TW太小，网关可能会频繁的在休眠和活跃之间切换，切换需要消耗能量；如果等待时间TW太大，活跃网关的能量效率也较低。同时HOWABN中数据包的到达也有一定的稳定性，我们选取TW的大小为：
TW＝T1 (6)
第一个休眠周期结束之后，网关需要监听一个时隙L。如果在T1+L时隙内有数据包到达，网关开始进行数据包的传输，反之，则进入下一个休眠周期。OLT和网关中同时运行同一个算法，在第一个周期到第二个周期切换的时候，不需要再进行消息的交换，只需网关监听时隙L。OLT和网关都会根据公式(6)计算下一个周期的长度，在网关休眠期间，OLT会缓存到达网关的数据包，等这个休眠周期结束之后进行传输。如果继续没有数据包到达，网关将会在监听时隙L之后进入下一个休眠周期。有数据包到达之后，网关将会在监听时隙L之后进行数据包的传输。
网关将会以一定的概率进行连续的休眠。当网关在连续的两个TW时间内没有数据包到达，用户的流量在一段时隙内具有很强的稳定性，网关将会空闲很长的一段时间，为了减少频繁的监听和切换带来的能量消耗，在进入第二个休眠的时候，我们可以延长它的休眠周期。PON中的MPCP协议规定，OLT和网关最多50ms就需要进行信息的交换，网关休眠的最大周期不能超过50ms。休眠周期增长的越快，数据包的平均延迟越大，能量效率越高，需要设置一个动态增长系数来获得最优。下面的反正切函数可以满足以上的所有要求，第i个休眠周期的长度为：
当网关休眠结束之后，它将广播包含负载消息，来初始化整个的WMN，直到下一次休眠条件满足的时候才会休眠。
三、最优休眠周期长度增长速率参数m的确定
自适应TDM-PON节能机制中休眠周期的增长系数m和数据包的到达率λ，决定网关休眠周期的长度Ti和启动休眠机制网关空闲时隙的长度TW。Ti和TW将会影响HOWBAN中数据包的延迟和能量效率，Ti越大，系统的延迟越大，能量效率越高；TW越大，系统的延迟越小，能量效率越低。在不同的数据包到达率下λ，选取最优的m值使系统在满足延迟条件下能量效率达到最优，是一个具有挑战性的问题。本部分在特定的λ下，得到了延迟和能量与m的数学表达式。本发明提出的自适应延迟感知的节能机制中，OLT中没有数据包到达网关-K的时隙超过休眠等待窗口，网关-K就进入休眠。休眠期间到达的数据包将会在OLT中进行缓存，这将会带来等待延迟，休眠结束后缓存的数据包将会使排队延迟增加。由于休眠的时候，数据包的到达率将会远小于数据包的服务率，OLT和网关中正常的数据包的排队延迟就可以忽略。网关-K休眠机制忙期、闲期和唤醒期的过程如图3所示，本发明采用的是M/G/1的排队模型，EPON中数据包的到达时间间隔为1/λ，服务时间为τ。在前端的WMN中，数据包还需要通过多跳到达用户所接入的MP，这也将给数据包带来延迟。
3.1网关-K闲期的分析
当数据包的到达率λ较小的时候，如果在连续的TW时隙内没有数据包到达网关-K，则它将会启动休眠机制。第一个周期将会休眠T1时段，然后监听L时段来判断是否在T1时段内有数据包到达网关-K，如果缓存中有到网关-K的数据包，则休眠结束，需要经历唤醒期TA之后才能进行数据包的传输。否则，按照公式(6)确定下一个休眠时段的长度进行休眠。
下行方向TDM-PON中数据包的到达率为λ，t时间内到达β个数据包的概率：
Pa(β,t)＝[e-λt*(λt)β]/β！ (8)
闲期I小于T1的时候，系统是处于活跃状态的，这时段到达的数据包将不会导致额外的延迟：
每个休眠周期内有数据包到达，在之后监听时段L，网关-K就会感知到OLT中缓冲的数据包，网关-K就会唤醒进行数据包的传输，总的休眠周期数为N，则：
则闲期I的平均长度和平均休眠周期数分别为：
闲期中，在网关休眠时候到达的数据包将会经历一个等待延迟，直到休眠结束之后的监听状态才能感知到OLT中缓存的数据包。在闲期长度小于TW的时候，由于网关是处于活跃状态的，到达的数据包将会立即传输，没有休眠的等待延迟。而闲期长度大于TW的时候，到达的数据包就会经历一个等待延迟，则平均的等待延迟为：
闲期结束时OLT中缓存的平均数据包为：
3.2网关-K唤醒期的分析
在闲期结束之后，由于要进行数据包的传输，网关将会从休眠状态变成活跃状态，切换的时间为E[A]＝TA。唤醒期，将会给在休眠时期到达的数据包增加额外的延迟，则：
D[A]＝TA (15)
切换期间，无法进行数据包的传输，平均增加的数据包的数目为：
N[A]＝λTA (16)
3.3网关-K忙期的分析
忙期开始的时候，OLT中缓存的数据包的数目为N[I]+N[A]，在忙期内到达的数据个数为λ·E[B]，忙期的平均服务时间为则：
忙期内平均数据包的延迟为：
3.4 WMN的延迟分析
每个节点到达的数据包分组近似独立，相邻的节点距离很近，传播延迟与其他的延迟相比可以忽律不计。相邻两个节点u、v之间的延迟主要由传输时延、时隙同步时延和排队时延组成，节点u、v之间的延迟duv为：
上式中的1/μ代表的是分组的长度，Ci代表的是链路的容量，λi代表的是第i条链路的数据分组到达率。则从MP节点到网关节点的延迟之和D(W)为：
3.4 HOWBAN能量和延迟
网关处于活跃、监听和休眠状态的单位时间内能量消耗分别为EB、EL和ES。则根据前面闲期、唤醒期和忙期的分析，可以得到网关总的能量消耗为：
数据包总的延迟为闲期、唤醒期、忙期延迟和WMN中的链路延迟之和，则：
D＝D[I]+D[A]+D[B]+D[W] (22)
网关从休眠到唤醒需要消耗的时钟恢复和时隙同步时间为2.125ms，连续休眠网关的周期长度是一个增函数，第一个休眠周期T1的长度最短，因此，T1至少要大于休眠恢复时间。根据公式m的取值范围为{1,2,3,4,5}。对于特定的λ值，根据能量和延迟公式(20)、(21)遍历所有的m值，在满足延迟条件下，得到能量消耗最优的值，选取最优的m值，可以使能量效率达到最大。
可见，为了提高网关资源的利用率，本发明提出的一种光无线混合宽带接入网的自适应延迟感知节能方法，充分利用网关利用率低和数据包具有延迟容忍度特性，网关节点动态的感知数据包的到达率自适应的选择休眠周期增长的参数，并采用均衡负载的机制减少休眠网关给数据包增加的延迟，进而在满足延迟的要求下使网关的能量效率达到最大。与传统的机制相比，所提出的机制不仅减小了数据包的延迟，同时，有效的提高了网关的能量效率，改善了网关资源的利用率。

Claims (4)

1.一种光无线混合宽带接入网的自适应延迟感知节能方法，其特征在于，首先对光无线混合宽带接入网HOWBAN进行初始化，网关需要记录n个时隙的平均负载情况x(0)(1)，x(0)(2)，…x(0)(n)，利用离散灰色预测模型DGM来预测下个时隙中的平均负载x(0)(n+1)，在每个时隙开始的时候，网关广播包含x(0)(n+1)的信息给无线网状网络WMN中的Mesh节点MP，MP根据到达网关的链路权重和网关的负载x(0)(n+1)，选择一条到网关权重最小的链路，并发送确认消息给网关节点，收到确认消息的网关节点也更新到达MP的路由消息，然后判断Dr≤Dt，其中，Dr为满足业务要求数据包的最大延迟，Dt为判断是否为延迟敏感业务的延迟阈值，如果满足条件，由于实时业务延迟容忍度低，就不能进行任何的休眠操作；反之，则进行休眠控制算法；
所述休眠控制算法包括：网关在第i个周期的休眠时间为其中，m为休眠周期长度增长速率参数；首先，计算在满足延迟的条件下对于特定λ使节能的效率最大的参数m，当两个到达的数据包的间隔大于启动休眠机制网关空闲时隙的长度TW，就启用休眠控制算法，OLT在和网关进行第一次休眠信息交换时，把参数m传递给所述网关，所述网关将发送休眠消息至与其建立链接的MP节点，继而，所述MP节点将选择其它的网关进行路由，所述网关将休眠T1时隙，在休眠T1时隙后，所述网关监听L时隙，如果在T1+L时隙内有数据包到达，休眠结束进行数据包的传输，反之则进行第二个周期的休眠，直到监听到有数据包到达，所述网关唤醒进行数据包的发送，其中，λ是数据包的到达率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，最优的休眠周期增长速率参数m是通过建立网关忙期、闲期和唤醒期的数学模型获得：对于特定的λ值，根据总能量和总延迟公式D＝D[I]+D[A]+D[B]+D[W]，其中，EB、EL和ES分别为网关处于活跃、监听和休眠状态的单位时间内消耗的能量，E[B]、E[A]、E[I]分别为网关忙期平均长度，唤醒期切换平均长度和闲期平均长度，E[N]为网关平均休眠的周期数，D[I]、D[A]、D[B]和D[W]分别为网关闲期、唤醒期、忙期延迟和WMN中链路延迟之和，L为网关广播间隔时隙的长度，遍历所有的m值，在满足延迟条件下，得到能量消耗最优的值，选取最优的m值，I是网关的闲期。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，MP根据到达网关的链路权重和DGM预测网关下个时隙的负载x(0)(n+1)，计算到达网关的链路权重之和和其中Metrica是链路a的权重，Metrici、Metricmax分别为MP到第i个网关的链路权重之和和MP到所有网关的链路权重之和的最大值， 分别为第i个网关中平均负载和所有网关中平均负载最大值，Zi为MP到第i个网关的权重值，MP选取Zi值最小的权重作为其目的网关。
4.根据权利要求1-3之任一项所述的方法，其特征在于，在休眠网关发送休眠消息给以它为网关的MP后，MP不需要重新寻找路径，只需选择Zi值次优的网关进行路由。
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