[发明专利]一种实现动态高能效的移动Ad-hoc网络路由方法

摘要

本发明公开了一种基于动态高能效的Ad‑Hoc网络路由方法。首先根据节点位置信息和无线电传播距离确定节点所在网格。然后，按照最大电池剩余电量和最小移动性原则，在网格中选择网格管理节点和网格候选节点。进一步，根据最小生成树算法得到源节点到目的节点基于距离的最短路径。最后设置节点的初始发送功率，并在数据转发过程中基于相邻节点间的距离动态调整节点上的发送功率。本发明提出的方法可以提高路由路径的稳定性和可靠性，增大对网络移动性的适应能力，降低数据包丢失的概率和数据传送的功率消耗。

主权项

1.一种实现动态高能效的移动Ad‑hoc网络路由方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：确定节点所在网格；步骤二：选择网格管理节点和网格候选节点；步骤三：选择最短路由路径；步骤四：动态设置路由节点发送功率，实现移动Ad‑hoc网络路由选择高能效：节点有三种发送功率等级，由大到小依次记为Tmax,Tmid,Tmin，所述三个功率等级具体值可根据实际网络情况确定；每个网格中由网格管理节点承担网格的路由功能，负责数据包的转发工作，本步骤中提到节点均指网格管理节点；最短路径中，每个路由节点依次记为N₁,N₂,N₃,…,N_n，n表示具体路由路径上节点个数，N₁表示源节点，N_n表示目的节点，N_k为N₁到N_n之间的任意一点k(k＝1,2…,n)；节点N_k和节点N_k+1互相通信，称N_k为发送节点，N_k+1称为接收节点，按如下步骤进行：步骤(4‑1)设置路径上每个节点的初始发送功率，发送节点发送给接收节点的功率控制包称为ListenContrl，ListenContrl包中包含发送节点与接收节点的nodeID、功率等级和包类型信息；接收节点返回给发送节点的确认包称为ACKListenContrl包，包中包含发送节点与接收节点NodeID、功率等级和包类型信息，发送节点和接收节点设置初始发送功率的过程如下：发送节点过程如下：①发送节点尝试用最小功率Tmin向接收节点发送包ListenContrl，发送完成后，设置定时器的值为Tp，Tp为包在发送节点与接收节点之间的传播时延，优选公式Tp＝4r/c，式中r为网格尺寸，c为自由空间中电磁波的传播速度；②如果在定时器未由Tp减小到0时接收到ACKListenContrl包并且ACKListenContrl包中功率等级与当前节点发送功率相同，则将发送节点发送功率设置为Tmin，否则，尝试用中值功率Tmid发送包ListenContrl，并重新设置定时器为Tp；③如果在定时器未由Tp减小到0时接收到ACKListenContrl包并且ACKListenContrl包中功率等级与当前节点发送功率相同，则将发送节点发送功率设置为Tmid，否则，设置为最大功率Tmax；接收节点过程如下：接收节点在任何时刻接收到ListenContrl包时，向发送节点发送ACKListenContrl包，ACKListenContrl包中的功率等级与接收到的ListenContrl包中的功率等级相同；步骤(4‑2)数据发送过程中，根据发送节点和接收节点的位置变化速度，发送节点动态调整发送功率，具体过程如下：①获得发送节点和接收节点的当前距离，从来自接收节点的数据包中提取接收节点的位置信息，在路由路径上，既有从发送节点发往接收节点的数据包也有接收节点发往发送节点的数据包；数据包在两个节点之间传递时包含两个节点的位置信息，根据发送节点和接收节点的位置信息，计算发送节点与接收节点之间的当前距离，称为D_now，记D_Δ为D_now与前一次接收到数据包所计算D_now的距离之差，当发送节点与接收节点之间的距离增加时，D_Δ为正数；当发送节点与接收节点之间的距离减小时，D_Δ为负数；②发送节点调整发送功率，记P为发送节点功率，P小于等于发送节点的最大发送功率；α为环境衰减因子，在阴影衰落较为严重的情况下，α取值为4，自由空间情况下，α取值为2；θ为功率补偿系数，优选的θ取值为0.1，发送节点功率按照下式调整：所述α和θ的值需要根据具体网络情况确定；对于移动Ad‑hoc网络中的任意一对源节点和目的节点，均可建立一条唯一的最短路径，并且该路径上的路由节点能够实现功率动态调整，从而实现高能效路由的预期结果。