CN109788522B - 一种路由发现方法、装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种路由发现方法及装置，该方法包括：计算当前中间节点ni的剩余能量状态；根据所述当前中间节点ni的剩余能量状态和预设规则，确定所述当前中间节点ni的剩余能量等级；根据所述当前中间节点ni的剩余能量等级处理路由请求消息。本申请计算当前中间节点ni的剩余能量状态并确定当前中间节点ni的剩余能量等级，对当前中间节点ni的剩余能量进行分级，根据不同等级选择对应的路由处理策略。能够最大限度的均衡网络能量消耗，并且延长网络生存时间。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种路由发现方法、装置。
背景技术
在自组织网络中，节点通常利用电池作为能源，导致设备节点的能量有限。自组织网络中节点的能量受限问题成为其应用和发展的阻碍，能量优化一直是研究的热点。如果移动节点能量消耗过快，会造成节点无法参与数据转发，导致网络连通性中断，影响网络的服务质量。如何高效均衡的使用能量成为关键。
目前常用的路由发现方法主要有：动态源路由发现方法和按需距离矢量路由发现方法。
动态源路由发现方法是一种按需路由协议，只有当两个节点间需要进行通信时，才会缓存路由记录，当前中间节点不必存储转发分组所需的路由信息。但是该方法中路由请求分许采用泛洪的方法向全网扩散，导致网络开销较大。按需距离矢量路由发现方法是一种估计与距离矢量算法的协议，它使用数据包转发的跳数来衡量到达目标网络的距离。但是该方法可扩展性有限，收敛速度慢，对于大型网络需要较长的时间传播路由信息。中间的路由发现方法要么是网络开销较大，要么收敛速度慢，造成大型网络需要长时间来更新路由信息。
发明内容
本申请针对中间的路由发现方法要么是网络开销较大，要么收敛速度慢，造成大型网络需要长时间来更新路由信息的问题，提供一种路由发现方法及装置。
本申请提供一种路由发现方法，包括：
计算当前中间节点ni的剩余能量状态；
根据所述当前中间节点ni的剩余能量状态和预设规则，确定所述当前中间节点ni的剩余能量等级；
根据所述当前中间节点ni的剩余能量等级处理路由请求消息。
可选的，所述计算当前中间节点ni的剩余能量状态步骤，包括：
通过公式
计算当前中间节点ni周围的平均剩余能量，其中，
表示当前中间节点ni当前的剩余能量，
表示当前中间节点ni第l个邻居节点的剩余能量，m表示当前中间节点ni的邻居节点数量；
通过公式
计算当前网络中所有节点的平均剩余能量，其中，k的取值范围是[1，j]，j表示从源节点到当前中间节点ni的反向路由的节点数量，
表示j个节点周围的平均剩余能量的总和；
通过公式
计算当前中间节点ni的剩余能量状态，其中，Epre表示所述当前中间节点ni的当前剩余能量，Eave表示当前网络中所有节点的平均剩余能量，
表示当前中间节点ni的中心度。
可选的，所述根据所述当前中间节点ni的剩余能量状态和预设规则，确定所述当前中间节点ni的剩余能量等级步骤，包括：
通过公式
确定当前中间节点ni的剩余能量等级，其中，A表示正常等级，B表示警报等级，C表示危险等级，ES表示当前中间节点ni的剩余能量状态。
可选的，所述根据所述当前中间节点ni的剩余能量等级处理路由请求消息步骤，包括：
当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为正常等级时，则转发所述路由请求消息；
当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为警报等级时，则延迟转发所述路由请求消息；
当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为危险等级时，则丢弃所述路由请求消息。
可选的，所述延迟转发所述路由请求消息步骤，包括：
通过公式
计算延迟转发的时间，其中，D表示延迟常量，Epre表示当前中间节点ni的当前剩余能量，Eave表示当前网络中所有节点的平均剩余能量；
按照所述延迟转发的时间转发所述路由请求消息。
可选的，转发所述路由请求消息的最佳发射功率通过公式
计算得出，其中，Pt min表示节点间能够通信的最小发射功率，Pt max表示节点的最大发射功率。
本申请还提供一种路由发现装置，包括：
计算单元，用于计算当前中间节点ni的剩余能量状态；
确定单元，用于根据所述当前中间节点ni的剩余能量状态和预设规则，确定所述当前中间节点ni的剩余能量等级；
处理单元，用于根据所述当前中间节点ni的剩余能量等级处理路由请求消息。
可选的，所述计算单元，包括：
第一计算子单元，用于通过公式
计算当前中间节点ni周围的平均剩余能量，其中，
表示当前中间节点ni当前的剩余能量，
表示当前中间节点ni第l个邻居节点的剩余能量，m表示当前中间节点ni的邻居节点数量；
第二计算子单元，用于通过公式
计算当前网络中所有节点的平均剩余能量，其中，k的取值范围是[1，j]，j表示从源节点到当前中间节点ni的反向路由的节点数量，
表示j个节点周围的平均剩余能量的总和；
第三计算子单元，用于通过公式
计算当前中间节点ni的剩余能量状态，其中，Epre表示所述当前中间节点ni的当前剩余能量，Eave表示当前网络中所有节点的平均剩余能量，
表示当前中间节点ni的中心度。
可选的，所述确定单元，具体用于通过公式
确定当前中间节点ni的剩余能量等级，其中，A表示正常等级，B表示警报等级，C表示危险等级，ES表示当前中间节点ni的剩余能量状态。
可选的，所述处理单元，包括：
转发子单元，用于当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为正常等级时，则转发所述路由请求消息；
延迟转发子单元，用于当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为警报等级时，则延迟转发所述路由请求消息；
丢弃子单元，用于当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为危险等级时，则丢弃所述路由请求消息。
可选的，所述延迟转发子单元，包括：
计算模块，用于通过公式
计算延迟转发的时间，其中，D表示延迟常量，Epre表示当前中间节点ni的当前剩余能量，Eave表示当前网络中所有节点的平均剩余能量；
延迟转发模块，用于按照所述延迟转发的时间转发所述路由请求消息。
可选的，转发所述路由请求消息的最佳发射功率通过公式
计算得出，其中，Pt min表示节点间能够通信的最小发射功率，Pt max表示节点的最大发射功率。
本申请提供的一种路由发现方法，计算当前中间节点ni的剩余能量状态并确定当前中间节点ni的剩余能量等级，对当前中间节点ni的剩余能量进行分级，根据不同等级选择对应的路由处理策略。能够最大限度的均衡网络能量消耗，并且延长网络生存时间。
附图说明
图1为本申请第一实施例提供的一种路由发现方法的流程图；
图2为本申请第一实施例提供的图1中步骤S1的流程图；
图3为本申请第一实施例提供的图1中步骤S3的流程图；
图4为本申请第二实施例提供的一种路由发现装置的结构示意图；
图5为本申请第三实施例提供的一种路由发现装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本申请提供一种路由发现方法、装置。以下分别结合本申请提供的实施例的附图逐一进行详细说明。
本申请第一实施例提供的一种路由发现方法如下：
本申请实施例的执行主体是当前中间节点ni，如图1所示，其示出了本申请实施例提供的一种路由发现方法的流程图，包括以下步骤。
步骤S1，计算当前中间节点ni的剩余能量状态。
当一个节点需要给网络中的其他节点传送信息时，如果没有到达目标节点的路由，则必须先以多播的形式发出RREQ(路由请求消息)报文。RREQ报文中记录着本地IP地址、目的节点IP地址，邻近节点收到RREQ报文，首先判断目标节点是否为自己。如果是，则向发起节点发送RREP(路由回应)；如果不是，则首先在路由表中查找是否有到达目标节点的路由，如果有，则向源节点单播RREP，否则继续转发RREQ进行查找。
为了有效地达到均衡网络能量消耗和延长网络生存时间的目的，源节点将本地IP地址、目的节点IP地址等信息写入到路由请求消息(RREQ报文)中，并以最大功率Pt max广播该RREQ报文。当前中间节点ni比较RREQ中的<源节点IP地址，广播ID>，判断是否收到过相同广播ID的路由请求消息，如果之前收到过，则丢弃该RREQ报文，如果之前没有收到过，则处理该路由请求消息，执行该步骤。
在该步骤中，当前中间节点ni计算自身的剩余能量状态，进而可以根据当前中间节点ni的剩余能量状态和预设规则，确定当前中间节点ni的剩余能量等级，根据等级采用不同的路由策略。
优选地，所述步骤S1，计算当前中间节点ni的剩余能量状态，包括：
步骤S101，通过公式
计算当前中间节点ni周围的平均剩余能量，其中，
表示当前中间节点ni当前的剩余能量，
表示当前中间节点ni第l个邻居节点的剩余能量，m表示当前中间节点ni的邻居节点数量。
在该步骤中，当前中间节点ni通过HELLO报文获取邻居节点的剩余能量，邻居关系通过hello报文来建立。OSPF协议使用一种称之为Hello的报文来建立和维护相邻邻居路由器之间的链接关系。这个报文很简单的，容量很小，仅用来向邻居路由器证明自己的存在。Hello报文被周期性地发向邻居路由器接口发送，如果在设定时间内没有收到对方OSPF路由器发送来的Hello报文，则本地路由器会认为该对方路由器无效。当前中间节点ni根据获得的邻居节点的剩余能量计算当前中间节点ni周围的平均剩余能量
具体的，公式
中分母计算的是当前中间节点ni当前的剩余能量与当前中间节点ni的所有邻居节点的剩余能量的总和，分子计算的是当前中间节点ni的邻居节点数量加上该当前中间节点ni的数量，即m+1，所以该公式可以计算出当前中间节点ni周围的平均剩余能量。同时将计算出的结果加入到RREQ报文中。
步骤S102，通过公式
计算当前网络中所有节点的平均剩余能量，其中，k的取值范围是[1，j]，j表示从源节点到当前中间节点ni的反向路由的节点数量，
表示j个节点周围的平均剩余能量的总和。
在该步骤中，公式
中分子计算的是从源节点到当前中间节点ni的反向路由的j个节点的周围的平均剩余能量的总和，因此该公式可以计算出当前网络中所有节点的平均剩余能量。
步骤S103，通过公式
计算当前中间节点ni的剩余能量状态，其中，Epre表示所述当前中间节点ni的当前剩余能量，Eave表示当前网络中所有节点的平均剩余能量，
表示当前中间节点ni的中心度。
在该步骤中，Epre表示当前中间节点ni的当前剩余能量，Eave表示当前网络中所有节点的平均剩余能量，即步骤S102算出的结果，
表示当前中间节点ni的中心度，中心度表示节点与周围邻居节点能够直接通信的链路数。因此，公式
可以计算出当前中间节点的剩余能量状态。
步骤S2，根据所述当前中间节点ni的剩余能量状态和预设规则，确定所述当前中间节点ni的剩余能量等级。
优选地，所述步骤S2，根据所述当前中间节点ni的剩余能量状态和预设规则，确定所述当前中间节点ni的剩余能量等级步骤，包括：通过公式
确定当前中间节点ni的剩余能量等级，其中，A表示正常等级，B表示警报等级，C表示危险等级，ES表示当前中间节点ni的剩余能量状态。
在该步骤中，根据当前中间节点ni的剩余能量状态和公式
确定当前中间节点ni的剩余能量等级。当ES＞0.6时，当前中间节点ni的剩余能量等级为正常等级。当0.3＜ES≤0.6时，当前中间节点ni的剩余能量等级为警报等级。当0＜ES≤0.3，当前中间节点ni的剩余能量等级为危险等级。
步骤S3，根据所述当前中间节点ni的剩余能量等级处理所述路由请求消息。
优选地，所述步骤S3，根据所述当前中间节点ni的剩余能量等级处理所述路由请求消息，包括：
步骤S301，当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为正常等级时，则转发所述路由请求消息。
在该步骤中，在当前中间节点ni的剩余能量等级为正常等级时，则转发路由请求消息至下一跳节点，建立两节点间的反向路由。
优选地，转发所述路由请求消息的最佳发射功率通过公式
计算得出，其中，Pt min表示节点间能够通信的最小发射功率，Pt max表示节点的最大发射功率。计算最佳发射功率为任意一个当前中间节点，源节点以最大发射功率Pt max发送路由请求消息，之后的当前中间节点也均以最大发射功率Pt max转发该路由请求消息，直到有一个当前中间节点计算出最佳发射功率之后，之后的路由请求消息的转发都以该最佳发射功率进行转发。最佳发射功率为最小发射功率与最大发射功率的和的一半。在一种优选的方案中，第一个当前中间节点计算出最佳发射功率之后，之后的路由请求消息的转发都以该最佳发射功率进行转发。同时，计算出该最佳发射功率的当前中间节点将最佳发射功率更新到路由应答消息(RREP)报文中。
具体的，目的节点收到该RREQ报文(路由请求消息)后，判断是否收到过相同的RREQ报文，如果收到过，则把该RREQ报文丢弃；否则，通过反向路径回复RREP。
当前中间节点收到该RREP报文后，判断是否收到过相同的RREQ报文，如果收到过，则把该RREQ分组丢弃；否则，更新路由表和前向路由，并沿着反向路由继续转发。在一段时间后，删除RREP报文没有经过的反向路由。
源节点收到该RREP报文后，更新路由表和前向路由，于是建立了从源节点到目的节点的路由。
步骤S302，当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为警报等级时，则延迟转发所述路由请求消息。
在该步骤中，在当前中间节点ni的剩余能量等级为警报等级时，则延迟转发路由请求消息至下一跳节点。
优选地，所述步骤S302，延迟转发所述路由请求消息，包括：通过公式
计算延迟转发的时间，其中，D表示延迟常量，Epre表示当前中间节点ni的当前剩余能量，Eave表示当前网络中所有节点的平均剩余能量；按照所述延迟转发的时间转发所述路由请求消息。
在该步骤中，当前中间节点ni的当前剩余能量Epre越小，延迟转发的时间越长。D表示延迟常量，一般为0-10s之间。
步骤S303，当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为危险等级时，则丢弃所述路由请求消息。
在该步骤中，在当前中间节点ni的剩余能量等级为警报等级时，则丢弃该路由请求消息。
本申请提供的一种路由发现方法，一方面，不再以最大发射功率来发送数据，而是通过以最佳发射功率来发送数据，在确保正常通信的条件下减少功率消耗。另一方面，将剩余能量和节点中心度作为约束条件来对节点能量进行分级，根据不同等级选择对应的路由处理措施。该方法能够最大限度的均衡网络能量消耗，并且延长网络生存时间。
本申请第二实施例提供的一种路由发现装置如下：
在上述的实施例中，提供了一种路由发现方法，与之相对应的，本申请还提供了一种路由发现装置。
如图4所示，其示出了本申请实施例提供的一种路由发现装置的结构示意图，包括以下单元。
计算单元11，用于计算当前中间节点ni的剩余能量状态；
确定单元12，用于根据所述当前中间节点ni的剩余能量状态和预设规则，确定所述当前中间节点ni的剩余能量等级；
处理单元13，用于根据所述当前中间节点ni的剩余能量等级处理路由请求消息。
本申请第三实施例提供的一种信息隐写的检测装置如下：
可选的，如图5所示，其示出了本申请实施例提供的一种路由发现装置的结构示意图，本申请实施例在上述第二实施例的基础上，所述计算单元11，包括：
第一计算子单元111，用于通过公式
计算当前中间节点ni周围的平均剩余能量，其中，
表示当前中间节点ni当前的剩余能量，
表示当前中间节点ni第l个邻居节点的剩余能量，m表示当前中间节点ni的邻居节点数量；
第二计算子单元112，用于通过公式
计算当前网络中所有节点的平均剩余能量，其中，k的取值范围是[1，j]，j表示从源节点到当前中间节点ni的反向路由的节点数量，
表示j个节点周围的平均剩余能量的总和；
第三计算子单元113，用于通过公式
计算当前中间节点ni的剩余能量状态，其中，Epre表示所述当前中间节点ni的当前剩余能量，Eave表示当前网络中所有节点的平均剩余能量，
表示当前中间节点ni的中心度。
可选的，如图5所示，所述确定单元12，具体用于通过公式
确定当前中间节点ni的剩余能量等级，其中，A表示正常等级，B表示警报等级，C表示危险等级，ES表示当前中间节点ni的剩余能量状态。
可选的，如图5所示，所述处理单元13，包括：
转发子单元131，用于当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为正常等级时，则转发所述路由请求消息；
延迟转发子单元132，用于当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为警报等级时，则延迟转发所述路由请求消息；
丢弃子单元13，用于当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为危险等级时，则丢弃所述路由请求消息。
可选的，如图5所示，所述延迟转发子单元132(图中未画出)，包括：
计算模块，用于通过公式
计算延迟转发的时间，其中，D表示延迟常量，Epre表示当前中间节点ni的当前剩余能量，Eave表示当前网络中所有节点的平均剩余能量；
延迟转发模块，用于按照所述延迟转发的时间转发所述路由请求消息。
可选的，转发所述路由请求消息的最佳发射功率通过公式
计算得出，其中，Pt min表示节点间能够通信的最小发射功率，Pt max表示节点的最大发射功率。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种路由发现方法，其特征在于，包括：
计算当前中间节点ni的剩余能量状态；
根据所述当前中间节点ni的剩余能量状态和预设规则，确定所述当前中间节点ni的剩余能量等级；
根据所述当前中间节点ni的剩余能量等级处理路由请求消息；
所述计算当前中间节点ni的剩余能量状态步骤，包括：
通过公式
计算当前中间节点ni周围的平均剩余能量，其中，
表示当前中间节点ni当前的剩余能量，
表示当前中间节点ni第l个邻居节点的剩余能量，m表示当前中间节点ni的邻居节点数量；
通过公式
计算当前网络中所有节点的平均剩余能量，其中，k的取值范围是[1，j]，j表示从源节点到当前中间节点ni的反向路由的节点数量，
表示j个节点周围的平均剩余能量的总和；
通过公式
计算当前中间节点ni的剩余能量状态，其中，Epre表示所述当前中间节点ni的当前剩余能量，Eave表示当前网络中所有节点的平均剩余能量，
表示当前中间节点ni的中心度。
2.根据权利要求1所述的路由发现方法，其特征在于，所述根据所述当前中间节点ni的剩余能量状态和预设规则，确定所述当前中间节点ni的剩余能量等级步骤，包括：
通过公式
确定当前中间节点ni的剩余能量等级，其中，A表示正常等级，B表示警报等级，C表示危险等级，ES表示当前中间节点ni的剩余能量状态。
3.根据权利要求1所述的路由发现方法，其特征在于，所述根据所述当前中间节点ni的剩余能量等级处理路由请求消息步骤，包括：
当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为正常等级时，则转发所述路由请求消息；
当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为警报等级时，则延迟转发所述路由请求消息；
当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为危险等级时，则丢弃所述路由请求消息。
4.根据权利要求3所述的路由发现方法，其特征在于，所述延迟转发所述路由请求消息步骤，包括：
通过公式
计算延迟转发的时间，其中，D表示延迟常量，Epre表示当前中间节点ni的当前剩余能量，Eave表示当前网络中所有节点的平均剩余能量；
按照所述延迟转发的时间转发所述路由请求消息。
5.根据权利要求3所述的路由发现方法，其特征在于，转发所述路由请求消息的最佳发射功率通过公式
计算得出，其中，
表示节点间能够通信的最小发射功率，
表示节点的最大发射功率。
6.一种路由发现装置，其特征在于，包括：
计算单元，用于计算当前中间节点ni的剩余能量状态；
确定单元，用于根据所述当前中间节点ni的剩余能量状态和预设规则，确定所述当前中间节点ni的剩余能量等级；
处理单元，用于根据所述当前中间节点ni的剩余能量等级处理路由请求消息；
所述计算单元，包括：
第一计算子单元，用于通过公式
计算当前中间节点ni周围的平均剩余能量，其中，
表示当前中间节点ni当前的剩余能量，
表示当前中间节点ni第l个邻居节点的剩余能量，m表示当前中间节点ni的邻居节点数量；
第二计算子单元，用于通过公式
计算当前网络中所有节点的平均剩余能量，其中，k的取值范围是[1，j]，j表示从源节点到当前中间节点ni的反向路由的节点数量，
表示j个节点周围的平均剩余能量的总和；
第三计算子单元，用于通过公式
计算当前中间节点ni的剩余能量状态，其中，Epre表示所述当前中间节点ni的当前剩余能量，Eave表示当前网络中所有节点的平均剩余能量，
表示当前中间节点ni的中心度。
7.根据权利要求6所述的路由发现装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于通过公式
确定当前中间节点ni的剩余能量等级，其中，A表示正常等级，B表示警报等级，C表示危险等级，ES表示当前中间节点ni的剩余能量状态。
8.根据权利要求6所述的路由发现装置，其特征在于，所述处理单元，包括：
转发子单元，用于当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为正常等级时，则转发所述路由请求消息；
延迟转发子单元，用于当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为警报等级时，则延迟转发所述路由请求消息；
丢弃子单元，用于当所述当前中间节点ni的剩余能量等级为危险等级时，则丢弃所述路由请求消息。
9.根据权利要求8所述的路由发现装置，其特征在于，所述延迟转发子单元，包括：
计算模块，用于通过公式
计算延迟转发的时间，其中，D表示延迟常量，Epre表示当前中间节点ni的当前剩余能量，Eave表示当前网络中所有节点的平均剩余能量；
延迟转发模块，用于按照所述延迟转发的时间转发所述路由请求消息。
10.根据权利要求8所述的路由发现装置，其特征在于，转发所述路由请求消息的最佳发射功率通过公式
计算得出，其中，Pt min表示节点间能够通信的最小发射功率，Pt max表示节点的最大发射功率。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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