一种海上无线传感网的机会主义路由协议.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113766595A(43)申请公布日2021.12.07(21)申请号202111020086.0H04W52/18(2009.01)(22)申请日2021.09.01H04W52/24(2009.01)H04W52/28(2009.01)(71)申请人上海海事大学H04W84/18(2009.01)地址201306上海市浦东新区临港新城海港大道1550号(72)发明人吴华锋鲜江峰梅骁峻陈信强张媛媛张倩楠梁立年(74)专利代理机构上海元好知识产权代理有限公司31323代理人张妍张静洁(51)Int.Cl.H04W40/02(2009.01)H04W40/10(2009.01)H04W40/12(2009.01)H04W40/20(2009.01)权利要求书3页说明书12页附图7页(54)发明名称一种海上无线传感网的机会主义路由协议(57)摘要本发明公开了一种海上无线传感网的机会主义路由协议，采用加权移动平均法预测数据包前进距离，根据节点剩余能量、数据包前进距离和包成功接收率来计算候选节点的优先权，并以节点发送数据包到下一跳转发节点集节点时不成功传输次数所发生的能量消耗最小化为约束目标函数，使用自适应功率控制机制确定最优候选节点转发集和节点最优传输功率，采用具有最高优先权的候选节点转发数据包。本发明解决了利用机会主义路由的海上无线传感网节点数据包重复传输和传输率低的问题，该协议适应海上无线传感网拓扑结构的高度动态性和较不可靠的通信链路，并且可以降低网络中数据传输量，从而提高了数据包传输率和延长了网络生命周期。CN113766595ACN113766595A权利要求书1/3页1.一种海上无线传感网的机会主义路由协议，其特征在于，采用加权移动平均法预测数据包前进距离，根据节点剩余能量、数据包前进距离和包成功接收率来计算候选节点的优先权，并以节点发送数据包到下一跳转发节点集节点时不成功传输次数所发生的能量消耗最小化为约束目标函数，使用自适应功率控制机制确定最优候选节点转发集和节点最优传输功率，采用具有最高优先权的候选节点转发数据包。2.如权利要求1所述的海上无线传感网的机会主义路由协议，其特征在于，所述预测数据包前进距离的方法包含：计算节点i发送的数据包被其邻居节点ij转发时朝向汇聚节点Sink的数据包前进距离其中，d(i,Sink)和d(ij,Sink)分别是节点i和邻居节点ij与汇聚节点Sink之间的欧氏距离；定义邻居节点ij的n个历史数据包前进值为：计算时刻t的数据包前进值其中，权重ω1+ω1+…+ωn＝1,ω1≤ω2≤…≤ωn。3.如权利要求2所述的海上无线传感网的机会主义路由协议，其特征在于，所述计算候选节点的优先权的方法包含：对于一个发送节点i，候选集选择模块从其邻居节点集Ni中确定下一跳转发节点集数据包前进距离大于阈值θ(θ＞0)的节点被选为可能的候选节点；依照理论路径损失模型，节点的接收功率PR(d)表示如下：其中，是节点的传输功率，PL(d0)是当参考距离d0＝1m时的信号强度损失值，α是路2径损失衰减指数，Xσ是海浪遮蔽因子，其服从期望为0方差为σ的高斯分布；接收节点的信噪比计算公式为：其中，PN是海洋噪声功率；假设海面无线通信微调制解调器采用非相干频移键控调制，一个大小为m字节的数据包在节点i和ij间的海洋链路上成功被接收的概率计算公式如下：2CN113766595A权利要求书2/3页传输失败的概率为：计算候选节点的优先权其中，eResidual和e0分别是节点的剩余能量和节点的初始能量。4.如权利要求3所述的海上无线传感网的机会主义路由协议，其特征在于，所述计算最优候选节点转发集和节点最优传输功率的方法包含：对于各个传输功率水平，确定使网络能耗最低的候选节点集；假定海洋节点能依照网络状态和自身剩余能量自适应选择传输功率值，进一步假定传输功率在一组离散值中被选择，当节点i选择传输功率进行数据传输时，定义节点i的邻居节点集为对于一个发送节点i，候选集选择模块从其邻居节点集Ni中确定下一跳转发节点集首先，数据包前进距离大于阈值θ(θ＞0)的节点组成候选节点集NA，其中，为节点i发送的数据包被其邻居节点ij转发时朝向汇聚节点Sink的数据包前进距离，然后对于各个传输功率水平，确定使网络能耗最低的候选节点集；对于所有iq∈NA，下一跳转发候选集计算的能量消耗：首先计算候选节点都没有收到数据包的概率：其中，是当传输功率为时节点i的下一跳候选节点集合；接着估计从节点i成功发送数据包到其下一跳转发节点所需的传输次数λu，该传输次数是允许的最大传输次数λmax和期望传输次数λetc两者之间的最小值，即λu＝min{λmax,λetc}；其中，λetc