[发明专利]具有能量捕获特性的无线传感网时延最小化路由选择方法

摘要

一种具有能量捕获特性的无线传感网时延最小化的路由选择方法，通过源节点广播一个路由请求包(RREQ)，中继节点收到RREQ包后计算本节点为传输数据包所要经历的能量捕获时延，并将该时延以及本节点的地址添加到收到的RREQ包中再将其广播出去，目的节点根据接收到的RREQ包所携带的信息来计算每条候选路径的端到端时延，并选择端到端时延最小的路径作为数据包传输路由。本发明适用于网络节点能量捕获速率较低的场景，可以在该场景中达到较小的数据包传输等待时延。

主权项

一种具有能量捕获特性的无线传感网时延最小化的路由选择方法，其特征在于：所述路由选择方法包括以下步骤：第一步，源节点操作，过程如下：步骤1.1.源节点要发送数据包给目的节点时，先根据所要发送的数据包长L和自己的数据发送速率Rs来计算源节点的数据包发送时长ts，计算公式如下：ts=LRs---(1)]]>步骤1.2.接着广播一个路由请求包RREQ，请求包RREQ中包含源节点ID、目的节点ID、待发送数据包的长度L以及数据包发送时长ts；步骤1.3.当源节点收到目的节点的路由回复包RREP时，读取包中所记录的路径，并根据该路径发送数据包；第二步，中继节点操作，过程如下：步骤2.1.中继节点i从它的某个邻居节点j收到请求包RREQ时，从里面读出源节点ID和目的节点ID；如果之前已经收到过有相同的源节点ID和目的节点ID，则扔弃该请求包RREQ且不执行后续步骤；否则从该包中读出参数L值和节点j的数据包发送时长tj，并按公式(2)计算发送L长度数据包所要消耗的发送时间ti，ti=LRi,---(2)]]>其中参数Ri为节点i的数据发送速率；步骤2.2.计算中继节点i进行数据接收和发送所要消耗的总能量Ei,如公式(3)所示，Ei=Eir+Eit=ertj+(etti+Pti)---(3)]]>其中，从节点j接收信息所消耗的能量为er为信号接收电路进行信号接收时单位时间内的能量消耗；发送信息所消耗能量为由发送模块电路处理待发送信息所消耗的能量etti和输送给天线以发送无线信号的能量Pti构成，et为单位时间内信号发送模块电路处理待发送信息所消耗的能量，P为发送功率；步骤2.3.再计算需要等待的时延如公式(4)所示Tih=Ei-eiRih---(4)]]>其中，ei表示节点i的现有能量，表示节点i的能量捕获速率；步骤2.4.判断，如果则意味着节点i当前有足够的能量来中继数据包，则令如果则表示节点i当前没有足够的能量来中继该数据包，需要等待时间才能有足够的能量中继该数据包；步骤2.5.中继节点i将本节点ID、能量捕获时延以及数据包发送所要消耗的时间ti这三个值添加到接收的请求包RREQ中，然后将该RREQ包广播出去；第三步，目的节点操作，过程如下：步骤3.1.当目的节点接收一个请求包RREQ时，从里面读出源节点ID和目的节点ID，如果之前没有收到过有相同的源节点ID和目的节点ID，则启动一个倒计时计算器Timer，Timer的值是预先设置好的；当倒计时计算器Timer溢出时，后续接收到有相同源节点ID和目的节点ID的RREQ包则不再进行任何操作；如果之前已经收到过有相同的源节点ID和目的节点ID，且倒计时计算器Timer还未溢出，则从该请求包RREQ里读取出参数L的值、发送该请求包RREQ的邻居节点j的数据包发送时长tj、以及所有记录在里面的不同中继节点i的值；步骤3.2.根据公式(5)计算目的节点接收数据包所要消耗的能量Ed，Ed＝ertj  (5)进一步根据公式(6)计算目的节点需要等待的时延Tdh=Ed-edRdh---(6)]]>其中，ed表示目的节点的现有能量，表示目的节点的能量捕获速率；步骤3.3.在以及所有中找出最大的值，将其作为该请求包RREQ所走过的路径的端到端时延，并且存储该路径所包含的节点和它的端到端时延；步骤3.4.当倒计时计算器Timer的值减到零时，在已经存储的路径中选取出端到端时延最小的那条路径，并生成一个路由回复包RREP，在该包里写入该路径所包含的所有节点ID以及写入该路径的端到端时延，并将该回复包RREP沿着该路径逆向以单播的方式传递给源节点。