CN106850436B - 基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法 - Google Patents
基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出一种基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由协议,该协议基于矿井混合WMN网络数据传输的汇聚性特点,选取不同的网络性能参数构造不同的势能场,并为网关节点设置最低的势能值,数据分组在势能场的作用下向网关汇聚,然后根据相邻节点之间的势能差建立路由,为不同的应用提供区分服务。本发明仅需局部信息即可做出路由决策,无需获取整个网络的性能参数,这种分布式路由协议具有较小的网络开销与较好的可扩展性。与现有路由协议相比,本发明传输两种类型的数据时,在端到端时延、投递率方面都更具优势,同时终端节点使用均衡,能够延长网络生存时间,提高网络服务质量。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其是一种基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法。
背景技术
目前无线mesh网络(WMN)路由协议主要有:目的节点序列距离矢量路由协议(DSDV),自组织按需距离矢量路由协议(AODV)和混合无线Mesh路由协议(HWMP)。其中,
目的节点序列距离矢量路由协议(DSDV)是一种基于经典Bellman-Ford算法的表驱动先验式路由协议。自组织按需距离矢量路由协议(AODV)建立在DSDV算法之上,但它只在需要的时候才启动路由发现过程,因此降低了路由维护的开销。混合无线Mesh路由协议(HWMP)是一种混合式路由协议,该路由协议具有先验式路由的快速性和反应式路由的灵活性。以上典型路由协议沿用了Ad hoc网络路由协议的设计思想,没有针对WMN的特点和应用领域进行设计。随着WMN应用领域的扩大,对网络服务性能的要求不断提高,以上路由协议难以满足快速变化的应用需求,例如当数据传输对网络的服务质量提出多种要求时,衡量网络质量的多个参数之间难以有效融合,实现既简单又高效的路由决策。
更为重要的是,煤矿井下多为狭长巷道,且采煤工作面不断推进,有线网络以及传统无线网络出现故障后自修复能力弱,而在混合WMNs中,终端可参与组网,能够有效解决矿井网络面临的难题。矿井混合无线mesh网络数据类型多样,传输数据时对网络时延、吞吐量等提出了不同的服务要求,这就需要路由协议能够按需动态调整路由,实现数据的高效稳定传输。现有的路由协议没有针对矿井实际需求进行设计,应用于煤矿井下时无法满足紧急数据低时延,非紧急数据高吞吐量的传输需求,很难发挥混合WMNs的优势。同时,矿井混合WMNs的终端节点采用电池供电,能量受限,路由节点采用有线电源供电,能量充足。在路由决策过程中不仅要保证数据传输的有效性,还需要优化节点能耗,现有路由协议在设计时没有充分考虑不同类型节点的特点,难以降低终端节点能耗,因此影响网络生存时间。
发明内容
本发明的目的在于满足矿井混合WMN中不同类型数据的传输需求,解决终端节点能量受限问题,本发明基于势能场理论,提出了基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法。
发明内容:为实现上述技术效果,本发明提出的技术方案为:
基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法,所述矿井混合无线mesh网络中包括网关节点和其他节点;所述方法包括以下步骤:
(1)网络初始化,包括步骤:
(1-1)各节点生成自己的HELLO分组并广播,HELLO分组中记录有生成HELLO分组的节点的深度势能值、紧急数据资源势能值、非紧急数据资源势能值和IP地址;各节点根据接收到的其他节点发送的HELLO分组生成邻居表;邻居表中记录有该节点邻居节点的IP地址、深度势能值Pd、紧急数据资源势能值和非紧急数据资源势能值;
任意一个节点i的紧急数据资源势能值和非紧急数据资源势能值的计算公式为:
式中,Pr_urgent(i)和Pr_non-urgent(i)分别表示节点i的紧急数据资源势能值和非紧急数据资源势能值;Qu(i)为节点i已缓存的紧急数据包个数;Q(i)为节点i已缓存的数据包总数;N(i)为节点i可缓存的数据包总数;E(i)为节点i剩余能量百分比;a为低能量门限;
(1-2)节点根据邻居表生成两张路由表:紧急数据路由表和非紧急数据路由表;两路由表中均记载节点的邻居地址和节点与邻居节点之间的混合作用力Fh;Fh的计算公式为:
Fh(v,w)=αFd(v,w)+(1-α)Fr(v,w)
=α(Pd(v)-Pd(w))/Δd+(1-α)(Pr(v)-Pr(w))/Δd
式中,v表示当前节点,w是v的邻居节点;Fd(v,w)为节点v、w之间的深度作用力;α是可调参数,传输紧急数据时α=α1,传输非紧急数据时α=α2,且α1≠α2;Fr(v,w)表示节点v、w之间的资源作用力;Pd(v)、Pd(w)分别表示节点v、w的深度势能值;Δd表示节点v、w之间的距离,Δd取值为1;Pr(v)、Pr(w)分别表示节点v、w的资源势能值,当节点i传输紧急数据时,Pr(i)=Pr_urgent(i),当节点i传输非紧急数据时,Pr(i)=Pr_non-urgent(i);
(1-3)在数据分组头部添加用以区分紧急数据和非紧急数据的priority标志位,节点在转发数据分组时根据priority标志位选择相应的路由表进行路由选择;
(2)以节点的深度势能值为关键字建立虚拟势能场,发送数据时从深度势能值高的节点向深度势能值低的节点发送;
(3)虚拟势能场建立后,节点定期向邻居节点广播HELLO分组;节点接收到邻居节点发送的HELLO分组后,搜索自己的邻居表中该邻居节点对应的深度势能值、紧急数据资源势能值和非紧急数据资源势能值,若这三个参数中的任意一个大于HELLO分组中记录的对应值,则将邻居表中的深度势能值、紧急数据资源势能值和非紧急数据资源势能值更新为HELLO分组中的对应值;
(4)节点根据更新后的邻居表计算与各邻居节点之间的混合作用力更新值F′h,并将F′h与自己路由表中原本记录的Fh值比较,若F′h>Fh,则令Fh=F′h;
(5)源节点发送数据分组时,首先根据数据分组头部的priority标志位选择相应的路由表;再从选出的路由表中根据混合作用力值选择路由,选出的路由中,第k跳节点为第k-1跳节点的路由表中与第k-1跳节点之间的混合作用力值最大的邻居节点。
进一步的,所述步骤(1)中,节点生成邻居表的方法为:
当节点接收到HELLO分组时,首先检索自己的邻居表中是否有关于发出HELLO分组的节点的信息,若没有,则将HELLO分组中记录的对应节点的深度势能值、紧急数据资源势能值、非紧急数据资源势能值和IP地址补充到自己的邻居表中;若有,则放弃该HELLO分组。
进一步的,所述步骤(2)中,建立虚拟势能场的步骤为:
(2-1)初始化所有节点的紧急数据资源势能值和非紧急数据资源势能值都为0,网关节点的深度势能值为0,其他节点深度势能值为网络最大跳数;
(2-2)网关生成HELLO分组并向网络中的其他节点广播;其他节点接收到网关节点发出的HELLO分组后,获取HELLO分组中记录的网关节点深度势能值;
(2-3)节点接收到来自邻居节点的HELLO分组,并判断收到的HELLO分组中记录的深度势能值加1后是否小于节点自身的深度势能值;若是,节点将自身的深度势能值加1;否则,节点自身的深度势能值保持不变;
(2-4)节点根据更新后的深度势能值和自己的IP地址生成新的HELLO分组并向邻居节点广播;
(2-4)重复执行步骤(2-2)、(2-3),直到所有可连接节点的深度势能值都小于网络最大跳数,此时,虚拟势能场建立完毕。
进一步的,所述HELLO分组包括:depth字段、resource_urgent字段、resource_non-urgent字段和node IP Address字段;depth、resource_urgent、resource_non-urgent和node IP Address字段分别记录发出HELLO分组的节点的深度势能值、紧急数据资源势能值、非紧急数据资源势能值和IP地址。
进一步的,各节点除了定期广播HELLO分组外,当任意一节点的紧急数据资源势能值或非紧急数据资源势能值的变化幅度大于5%时,该节点向邻居广播HELLO分组。
进一步的,还包括步骤:定义紧急数据priority标志位为1,非紧急数据priority标志位为0;节点转发数据分组时,若priority等于1,则选择urgent_RT中的路由发送数据;若priority等于0,则选择non-urgent_RT中的路由发送数据;数据分组存入节点缓存时根据priority值降序排列,节点优先转发优先级高的数据分组。
进一步的,还包括路由维护,步骤为:
(7-1)各节点生成阻塞节点表;
(7-2)在数据分组头部增加用于记录该数据分组经过的节点的字段;当数据分组到达某一节点时,该节点将数据分组头部记录的该数据分组经过的节点加入自己的阻塞节点表,在选择下一跳时避开阻塞节点表中的节点。
进一步的,所述阻塞节点表仅记录数据分组最新经过的三跳节点。
有益效果:与现有技术相比,本发明提出的路由方法能够满足矿井混合WMNs中紧急数据低时延、非紧急数据高吞吐量的传输需求,并解决终端节点能量受限问题。该路由方法选取节点的多个参数构建深度势能场和资源势能场,然后根据不同类型数据的传输需求将各个势能场相互叠加,通过物理学场论的原理组成混合势能场,根据相邻节点之间的势能差建立路由,为不同的应用提供区分服务。本发明设计的路由方法仅需局部信息即可做出路由决策,无需获取整个网络的性能参数,这种分布式路由协议具有较小的网络开销与较好的可扩展性。实验结果表明,与现有路由协议相比,本文路由方法传输两种类型的数据时,在端到端时延、投递率方面都更具优势,同时终端节点使用均衡,能够延长网络生存时间,提高网络服务质量。
附图说明
图1为HELLO分组结构的结构示意图;
图2为网络中各节点的分布图;
图3为虚拟势能场示意图;
图4为路由选择的流程示意图。
具体实施方式
为满足矿井混合WMN中不同类型数据的传输需求,解决终端节点能量受限问题,本发明基于势能场理论,提出了基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法。为实现上述路由方法,本发明根据矿井混合WMN网络数据传输的汇聚性特点,选取不同的网络性能参数构造不同的势能场,并为网关节点设置最低的势能值,数据分组在势能场的作用下向网关汇聚,实现基于虚拟势能场的路由方法。该路由方法包含以下部分:网络初始化、建立势能场、节点间信息交换、路由建立、路由选择、路由维护。具体实现步骤如下:
步骤一,网络初始化:
1、为节点信息表、邻居表、路由表分配存储空间。
2、初始化节点信息。包括IP地址、缓存空间大小、剩余能量、势能值。其中,网关的深度势能值为0,其他节点深度势能值为网络最大跳数。所有节点的资源势能值都为0。
步骤二,建立势能场:
由网关首先广播HELLO分组,邻居节点接收并处理后继续向外扩散,直到所有节点都确定各自的势能值。HELLO分组结构如图1所示。HELLO分组中Type为类型标识;TTL为生存时间,设置为1;Node IP Address记录节点IP地址;depth记录节点的深度势能值;resource_urgent和resource_non-urgent分别记录节点的紧急数据资源势能值和非紧急数据资源势能值。计算公式如下:
其中Pr(w)为节点w的资源势能值;Qu(w)为w已缓存的紧急数据包个数;Q(w)为w已缓存的数据包总数;N(w)为w可缓存的数据包总数;E(w)为节点剩余能量百分比;a为低能量门限,此处取0.1。计算后的Pr(w)取值范围为[0,1]。
势能场建立过程如下:
(1)网关生成HELLO分组并广播。其中resource_urgent、resource_non-urgent、depth、Node IP Address对应等于网关当前的信息。
(2)节点接收并处理HELLO分组。收到HELLO分组后以Node IP Address为关键字建立邻居表,记录邻居节点的深度势能值和两个资源势能值,即depth、resource_urgent和resource_non-urgent。另外,若接收到的depth加1后小于当前节点的深度势能值,则将当前节点信息表中的深度势能值更新为depth加1。
(3)节点生成HELLO分组并广播。根据公式1计算节点当前的两个资源势能值,然后和节点信息表中的深度势能值、IP地址一起生成新的HELLO分组并向邻居广播。
(4)重复步骤(2)、(3),直到所有可连接节点的深度势能值都小于网络最大跳数。
步骤三,节点间信息交换:
节点通过HELLO数据包定期交换信息,维护邻居表。由于节点资源势能值不断变化,若仅定时广播HELLO分组容易造成信息更新不及时。若仅在节点资源发生变化时广播HELLO分组,那么若某节点资源势能值长时间不变,又会被其邻居节点误认为该节点已断开连接。因此节点在两种情况下向其邻居广播HELLO分组:(1)当节点资源势能值变化幅度大于5%时,向邻居广播HELLO分组;(2)每隔1s广播一次HELLO分组。上述两种机制同时使用,只要满足其中一个条件节点即广播HELLO分组。
步骤四,路由建立:
基于虚拟势能场的路由方法需要根据数据类型动态调整路由,因此节点维护两张路由表:urgentRT和non-urgent_RT,主要包含下一跳IP地址和混合作用力Fh,由公式2计算。
其中v表示当前节点,w是v的邻居节点;Fd为深度作用力;Fr为资源作用力;Pd为深度势能值;Pr为资源势能值;Δd表示两节点之间的距离,由于v与w是邻居,所以取值为1;α是可调参数,本实施例中设置传输紧急数据时取0.6,传输非紧急数据时取0.3。在计算势能差时,紧急数据的节点资源势能值用resource_urgent计算,更新的路由信息存入urgent_RT表;非紧急数据节点资源势能值用resource_non-urgent计算,更新的路由信息存入non-urgent_RT表。
路由建立过程如下:
(1)节点收到HELLO分组后,根据Node IP Address查找邻居表中与之对应的节点,若HELLO分组中的depth、resource_urgent、resourcenon-urgent小于邻居表中对应的值,则更新邻居表。
(2)当邻居表中有记录更新时,根据公式2计算该邻居的混合作用力Fh,并与路由表中现存的路由记录比较,若Fh更大则更新路由表。
步骤五,路由选择:
基于虚拟势能场的路由方法为了区分数据类型,在数据分组的头部添加了priority标志位,紧急数据设置为1,非紧急数据为0。数据包存入节点缓存时根据priority值降序排列,这样在同一节点的缓存队列中,紧急数据包能够先于非紧急数据包转发,降低传输时延。节点转发数据分组时,若priority等于1,则选择urgent_RT中的路由发送数据;若priority等于0,则选择non-urgentRT中的路由发送数据。
步骤六,路由维护:
基于虚拟势能场的路由方法使用分布式路由策略,节点根据其邻居与自身的势能差确立路由,由于各个节点的势能值不断更新,路由可能出现环路,所以在维护阶段主要任务是环路避免。本发明提出的路由方法在数据分组头部记录其经过的节点,将这些节点加入阻塞节点表,在选择下一跳时避开阻塞节点表中的节点。若重复出现较大的环路,说明该环路区域的整体势能值比周围低,环路外围可能出现大面积拥塞或其他故障,这种情况即使避开环路上的节点,也难以选出更好的路径,反而加重周围节点的负载,因此阻塞节点表只记录数据分组最新经过的三跳节点。对于较大的环路,待拥塞缓解或故障修复后节点能够自主查找到新路径。
以下将结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
矿井混合WMN中节点的位置决定其到网关的跳数,距离网关越远跳数越大,如图2所示,H(x)表示节点x到网关的跳数,即节点深度。
根据物理学中场论原理,若将网关势能值设置为0,则各个节点的势能值可以抽象为如图3所示的深度势能场,数据分组会自发的从势能高的节点向势能低的节点移动,最终到达网关。同样的原理可以利用节点缓存空间使用率和剩余能量百分比构建节点资源势能场。
下面将给出具体的实例,分析基于虚拟势能场的路由方法如何进行路由选择。
实例分析:
(a)如图4所示的网络拓扑,其中S为源节点,GW为网关。图4中各节点的深度势能值Pd、节点之间的深度作用力Fd如表1所示。
表1
初始状态下没有缓存队列且终端能量相等,路由选择仅与深度作用力Fd相关,由表1得出初始状态下S发送紧急和非紧急数据时都会选择路径S→D→E→GW,如图4(a),该路径为最短路径。
紧急数据优先级高,若节点出现缓存队列,可以排到队列前端优先发送,且发送紧急数据时不考虑节点剩余能量,优先选择最短路径,因此随着网络的运行紧急数据仍选择S→D→E→GW。接下来重点讨论发送非紧急数据时的路由决策过程。
(b)随着网络中数据分组的增加,节点可能出现缓存,能量也逐渐消耗,假设各节点的深度势能值Pd不变(如表2所示),资源势能值Pr、深度作用力Fd、资源作用力Fr如表2所示。
基于虚拟势能场的路由方法在处理非紧急数据时公式2中α取0.3(由实验确定),可计算出各节点之间的混合作用力Fh如表2所示,最终推出S发送非紧急数据时选择S→A→B→C→GW如图4(b)。该路径中S和A的深度势能值相等,也就是说当节点D缓存数据较多或能量较低时,S会选择和自己深度势能值相等的A节点作为下一跳,而不是最短路径上的D节点。
(c)当网络中某些节点缓存队列已满或剩余能量非常低时,本发明提出的路由方法在发送非紧急数据时会避开相应节点,如图4(c)中的节点B、E、G。假设各节点的深度势能值Pd如表1所示,资源势能值Pr、深度作用力Fd、资源作用力Fr如表2所示。则根据公式2可计算出各节点之间的混合作用力Fh如表3所示。
表3
当S发送非紧急数据时,最终选择路径S→D→F→J→K→H→GW,如图4(c)。该路径中Pd(F)>Pd(D),说明当深度势能较小的邻居(如E)负载过重时,节点D会选择深度势能更高而资源势能较低的邻居(如F)作为下一跳,以此缓解过重的链路负载,避免拥塞和大量丢包。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法,其特征在于,所述矿井混合无线mesh网络中包括网关节点和其他节点;所述方法包括以下步骤:
(1)网络初始化,包括步骤:
(1-1)各节点生成自己的HELLO分组并广播,HELLO分组中记录有生成HELLO分组的节点的深度势能值、紧急数据资源势能值、非紧急数据资源势能值和IP地址;各节点根据接收到的其他节点发送的HELLO分组生成邻居表;邻居表中记录有该节点邻居节点的IP地址、深度势能值Pd、紧急数据资源势能值和非紧急数据资源势能值;
任意一个节点i的紧急数据资源势能值和非紧急数据资源势能值的计算公式为:
式中,Pr_urgent(i)和Pr_non-urgent(i)分别表示节点i的紧急数据资源势能值和非紧急数据资源势能值;Qu(i)为节点i已缓存的紧急数据包个数;Q(i)为节点i已缓存的数据包总数;N(i)为节点i可缓存的数据包总数;E(i)为节点i剩余能量百分比;a为低能量门限;
(1-2)节点根据邻居表生成两张路由表:紧急数据路由表和非紧急数据路由表;两路由表中均记载节点的邻居地址和节点与邻居节点之间的混合作用力Fh;Fh的计算公式为:
Fh(v,w)=αFd(v,w)+(1-α)Fr(v,w)
=α(Pd(v)-Pd(w))/Δd+(1-α)(Pr(v)-Pr(w))/Δd
式中,v表示当前节点,w是v的邻居节点;Fd(v,w)为节点v、w之间的深度作用力;α是可调参数,传输紧急数据时α=α1,传输非紧急数据时α=α2,且α1≠α2;Fr(v,w)表示节点v、w之间的资源作用力;Pd(v)、Pd(w)分别表示节点v、w的深度势能值;Δd表示节点v、w之间的距离,Δd取值为1;Pr(v)、Pr(w)分别表示节点v、w的资源势能值,当节点i传输紧急数据时,Pr(i)=Pr_urgent(i),当节点i传输非紧急数据时,Pr(i)=Pr_non-urgent(i);
(1-3)在数据分组头部添加用以区分紧急数据和非紧急数据的priority标志位,节点在转发数据分组时根据priority标志位选择相应的路由表进行路由选择;
(2)以节点的深度势能值为关键字建立虚拟势能场,发送数据时从深度势能值高的节点向深度势能值低的节点发送;
(3)虚拟势能场建立后,节点定期向邻居节点广播HELLO分组;节点接收到邻居节点发送的HELLO分组后,搜索自己的邻居表中该邻居节点对应的深度势能值、紧急数据资源势能值和非紧急数据资源势能值,若这三个参数中的任意一个大于HELLO分组中记录的对应值,则将邻居表中的深度势能值、紧急数据资源势能值和非紧急数据资源势能值更新为HELLO分组中的对应值;
(4)节点根据更新后的邻居表计算与各邻居节点之间的混合作用力更新值F′h,并将F′h与自己路由表中原本记录的Fh值比较,若F′h>Fh,则令Fh=F′h;
(5)源节点发送数据分组时,首先根据数据分组头部的priority标志位选择相应的路由表;再从选出的路由表中根据混合作用力值选择路由,选出的路由中,第k跳节点为第k-1跳节点的路由表中与第k-1跳节点之间的混合作用力值最大的邻居节点。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法,其特征在于,所述步骤(1)中,节点生成邻居表的方法为:
当节点接收到HELLO分组时,首先检索自己的邻居表中是否有关于发出HELLO分组的节点的信息,若没有,则将HELLO分组中记录的对应节点的深度势能值、紧急数据资源势能值、非紧急数据资源势能值和IP地址补充到自己的邻居表中;若有,则放弃该HELLO分组。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法,其特征在于,所述步骤(2)中,建立虚拟势能场的步骤为:
(2-1)初始化所有节点的紧急数据资源势能值和非紧急数据资源势能值都为0,网关节点的深度势能值为0,其他节点深度势能值为网络最大跳数;
(2-2)网关生成HELLO分组并向网络中的其他节点广播;其他节点接收到网关节点发出的HELLO分组后,获取HELLO分组中记录的网关节点深度势能值;
(2-3)节点接收到来自邻居节点的HELLO分组,并判断收到的HELLO分组中记录的深度势能值加1后是否小于节点自身的深度势能值;若是,节点将自身的深度势能值加1;否则,节点自身的深度势能值保持不变;
(2-4)节点根据更新后的深度势能值和自己的IP地址生成新的HELLO分组并向邻居节点广播;
(2-4)重复执行步骤(2-2)、(2-3),直到所有可连接节点的深度势能值都小于网络最大跳数,此时,虚拟势能场建立完毕。
4.根据权利要求3所述的基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法,其特征在于,所述HELLO分组包括:depth字段、resource_urgent字段、resource_non-urgent字段和node IP Address字段;depth、resource_urgent、resource_non-urgent和node IPAddress字段分别记录发出HELLO分组的节点的深度势能值、紧急数据资源势能值、非紧急数据资源势能值和IP地址。
5.根据权利要求4所述的基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法,其特征在于,各节点除了定期广播HELLO分组外,当任意一节点的紧急数据资源势能值或非紧急数据资源势能值的变化幅度大于5%时,该节点向邻居广播HELLO分组。
6.根据权利要求5所述的基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法,其特征在于,还包括步骤:定义紧急数据priority标志位为1,非紧急数据priority标志位为0;节点转发数据分组时,若priority等于1,则选择urgent_RT中的路由发送数据;若priority等于0,则选择non-urgent_RT中的路由发送数据;数据分组存入节点缓存时根据priority值降序排列,节点优先转发优先级高的数据分组。
7.根据权利要求6所述的基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法,其特征在于,还包括路由维护,步骤为:
(7-1)各节点生成阻塞节点表;
(7-2)在数据分组头部增加用于记录该数据分组经过的节点的字段;当数据分组到达某一节点时,该节点将数据分组头部记录的该数据分组经过的节点加入自己的阻塞节点表,在选择下一跳时避开阻塞节点表中的节点。
8.根据权利要求7所述的基于虚拟势能场的矿井混合无线mesh网络路由方法,其特征在于,所述阻塞节点表仅记录数据分组最新经过的三跳节点。
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CN110519817B (zh) * | 2019-09-30 | 2020-12-04 | 西安科技大学 | 一种煤矿井下通信用无线Mesh网络协议设计方法 |
CN111614557B (zh) * | 2020-04-02 | 2021-09-24 | 深圳创维-Rgb电子有限公司 | Mesh网络的数据传输方法、装置、网关及存储介质 |
CN114900255B (zh) * | 2022-05-05 | 2023-03-21 | 吉林大学 | 一种基于链路势能的近地表无线网络链路梯度场构建方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102076022A (zh) * | 2010-12-02 | 2011-05-25 | 清华大学 | 无线传感器网络中支持实时传输的势能场路由方法及系统 |
CN103369622A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-10-23 | 电子科技大学 | 一种能量均衡消耗的路由方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130155919A1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-20 | Korea Basic Science Institute | Method of potential routing, method of potential scheduling, and mesh node |
-
2017
- 2017-01-10 CN CN201710016953.0A patent/CN106850436B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102076022A (zh) * | 2010-12-02 | 2011-05-25 | 清华大学 | 无线传感器网络中支持实时传输的势能场路由方法及系统 |
CN103369622A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-10-23 | 电子科技大学 | 一种能量均衡消耗的路由方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
无线传感器网络能量优化路由算法研究;江海峰;《中国博士学位论文全文数据库(电子期刊)》;20110630;第39-56页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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