[发明专利]一种智能效用规划的物联网无源感知路由算法

说明书

本发明提供一种智能效用规划的物联网无源感知路由算法，包括：构建网络实施例数据集；根据路由指标计算每个路由策略的效用值；选择网络实例效用值最大的路由策略来作为该网络实例的真实标签；使用测试数据集来测试训练后的PCNN模型，得到预测概率最大的路由策略，与网络实例的真实标签进行对比。本发明根据无源感知网络的路由质量需求，使用效用值来综合分析路由的传输成功率、能量、传输时延、等待时延；提出网络实例数据集的构建方法来训练PCNN模型，选择效用值最高的路由作为当前网络的最佳路由策略；节省了大量的运算，节省能量消耗、减少时延。

技术领域

本发明涉及无源感知网络技术领域，具体涉及一种智能效用规划的物联网无源感知路由算法。

背景技术

无源感知网络，是指由无源感知节点组成的网络，节点自身不配备或不是主要依赖自身的电源设备供电，而是通过从环境中获取能量支撑其计算、感知和通信与组网。由于无源节点可以通过捕获周围环境的能量来维持网络的运行，因此可以适应许多能量供给受限的应用场景，是属于物联网中一种非常有应用前景的网络形式。虽然无源感知网络可以捕获周围环境的能量，但不意味着它可以长期稳定地得到能量供给，例如对于依赖光能的无源感知节点，在面对光信号较弱的情况，也会遭遇能量不足的情况，因此在选择网络路由时，仍然需要重点关注网络的传输能量损耗。而且无源感知节点经常用于部署在复杂的环境执行监测任务，因此受环境和地形的影响，传输延迟会比较高，因此无源感知网络的路由传播时延问题也是在研究路由协议时需要重点关注的问题。

现有的无源感知路由主要有EoR协议和机会路由协议(EDOR-Cos)，其中EoR协议，该协议是在传统的低占空比机会路由协议的基础上进行了改进,使其适用于无源感知网络的特点,并取得了较好的延迟效果；无源感知网络中能耗和延迟平衡的机会路由协议(EDOR-Cos)该协议通过分析节点通信过程来估算节点的预期能耗值,使得节点选择令自己能耗较低的邻居节点作为转发候选，在最终确定转发节点时,该协议通过结合候选节点下一跳邻居节点的占空比信息来进行决策,使得发送节点选择能够更快将数据转发出去的候选节点来降低延迟,从而实现能耗和延迟性能的平衡。

然而部署在野外地形的无源感知节点获得能量的过程是不稳定的，常常受到光照等因素的影响，而EoR协议和EDOR-Cos协议都没有考虑无源感知节点在剩余能量不足时的等待时延问题，因此只要当路由节点的剩余能量不足，对整个路由算法的时延影响会比较大。为此，无源感知路由算法的设计，不仅需要考虑传输能耗，传输时延、还需要考虑由于节点剩余能量不足可能引起的等待时延情况。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提供一种智能效用规划的物联网无源感知路由算法，根据无源感知网络的路由质量需求，使用效用值来综合分析路由的传输成功率、能量、传输时延、等待时延等问题。

本发明的技术方案是：

一种智能效用规划的物联网无源感知路由算法，包括：

构建网络实施例数据集；

根据路由指标计算每个路由策略的效用值；

选择网络实例效用值最大的路由策略来作为该网络实例的真实标签；

使用测试数据集来测试训练后的PCNN模型，得到预测概率最大的路由策略，与网络实例的真实标签进行对比。

作为本发明的进一步技术方案为，所述根据路由指标计算每个路由策略的效用值；具体包括：

采用效用值来对无源感知网络的路由质量进行综合分析，根据链路传输成功率、传输能耗、端到端传输时延、数据包等待时延对应的权重因子计算路由效用值，其中，路由效用值为：