[发明专利]一种多径无线传感器网络编码流量分配方法

摘要

本发明公开了一种多径无线传感器网络编码流量分配方法，属于无线网络通信技术领域。该方法的源节点将数据流量分配到不同路径上，中间节点利用逆向网络编码进行编码并利用组播方式进行流量传输。在给定网络传输流量时，源节点根据流量分配方法将数据流量分配到不同的路径上进行传输，以减少传输给定流量所需的传输次数。本发明能够增加网络中的网络编码机会，并且能够减少无线传感器网络中的传输次数，提高吞吐量。

主权项

一种多径无线传感器网络编码流量分配方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一：在网络构建初期；将网络编码和组播传输的链接分别申明为NCMC链接和MC链接，并给定其容量分别为YNCMC和YMC，所述NCMC链接是具有逆向编码及组播传输能力的链接；将逆向数据流进行编码后以组播的方式发送给周边节点，MC链接为只具有组播传输能力的链接，将相同的数据流以组播的方式发送给多个目的节点；在网络构建时，将所述NCMC链接和MC链接的容量及代价进行广播；步骤二：在网络运行阶段；网络节点收到NCMC链接和MC链接所广播的链接容量，即：YNCMC,YMC及代价，根据两种链接代价的计算方法计算出链接总传输代价，节点利用拉格朗日乘子法分布式求出最优路径分配流量；步骤三：根据拉格朗日乘子法所得最优解即当前网络流量分配状态X，利用最速梯度下降法求得新的链接容量即：YNCMC,YMC，在新的链接容量下重复上述步骤一至三，最终求得最小网络传输代价时的路径分配流量；所述步骤二中利用拉格朗日乘子法计算路径分配流量时，包括以下步骤：k为迭代次数，xk为路径流量向量，选定初始点x0，初始步长△x>0，拉格朗日乘子向量λk，初始乘子向量λ0，(λk)i为第k次迭代i路径上的拉格朗日乘子，罚因子σ，初始罚因子σ0，放大系数C>1,控制误差ε>0，常数θ属于(0,1)，令k＝1；第一步：根据目标函数f(x)和限制条件Ci(x)写出使用初始化λ,进行第二步；第二步：取当前λ进行判断,如果则输出初始点x0进行第三步,否则，(λk+1)i＝max[0,(λk)i‑σci(x)],i＝1,2,...,m重新进行判断；第三步：取当前点来进行迭代,给定Δx进行第四步；第四步：x1＝x0+8*Δx,如果f(x0)≥f(x1),进行第五步,否则,减小Δx重新执行第四步；第五步：x2＝x0+2*Δx,如果f(x2)≥f(x1),输出区间(x1,x2)进行第六步,否则增大Δx重新执行第五步；第六步：计算b＝x1+0.618*(x2‑x1)令f2＝f(b),执行第七步；第七步：计算计算a＝x1+0.382*(x2‑x1)令f1＝f(a),执行第八步；第八步进行判断如果|x1‑x2|＜ε进行第九步，如果f1＜f2令x2＝b,b＝a,f2＝f1进行第六步，如果f1＝f2令x2＝b,x1＝a,f2＝f1进行第七步，如果f1＞f2令x1＝b,a＝b,f1＝f2计算b＝x1+0.618*(x2‑x1)令f2＝f(b)进行第八步；第九步：计算x*＝(a+b)/2如果它是极小点则结束，否则转到第三步。