一种rwp模型下延迟容忍移动传感器网络节点转发概率动态计算方法
【技术领域】 [0001] ：本发明属于无线网络通信，涉及一种随机路点（RWP)移动模 型下延迟容忍移动传感器网络中的节点转发概率动态计算方法。
[0002] 技术背景：延迟容忍移动传感器网络是集无线传感器网络和延迟容忍网络特点于 一身的一种节点移动的稀疏无线网络。在该网络中，通常包括两类设备：基站和节点。基站 主要负责数据的收集，在网络中静止，一般处于网络中心；节点负责将感知到的数据传输给 基站，节点在网络中处于运动状态。将感知的数据传输给基站也是延迟容忍移动传感器网 络最主要的通信模式。由于网络中节点的移动性或部署的分散性等原因，使得网络具有间 歇连通的特点，即网络中节点之间大多不存在端到端的连通路径，比较典型的应用实例如 偏远地区的设备通信、车联网等。
[0003] 与典型的Ad-hoc以及传统的无线传感器网络不同，延迟容忍移动传感器网络中 数据的传输采用"存储-携带-转发"的异步传输模式，即节点要想把采集到的数据传输给 基站往往需要将数据转发给运动过程中相遇的其他合适节点，由其他节点辅助进行转发。 延迟容忍移动传感器网络这种使用存储资源来克服网络间歇连通的数据传输模式，在很大 程度上扩展了无线传感器网络的应用范围。
[0004]在延迟容忍移动传感器网络中，节点缺乏持续的连接，网络中节点移动、分布稀 疏、能量有限，使得节点间通信数据传输的延迟大、链路丢包率高。因此针对这些问题，目前 关于延迟容忍移动传感器网络的研宄需要考虑以下问题：
[0005] 1)存储空间的有效利用
[0006]传感器节点存储空间有限，而延迟容忍移动传感器网络数据传输又是基于"存 储-携带-转发"的基本思想，节点间数据的协助转发可以提高投递率、降低传输延迟，但是 也消耗了节点的存储空间。
[0007] 2)链路的带宽
[0008] 节点的移动特性限制了节点间通信的时间长度，同一个数据在不同节点处的复制 也浪费了带宽，带宽限制了每次节点相遇时通信的数据量，也关系到数据传输的策略选择。
[0009] 3)节点的能量消耗
[0010] 延迟容忍移动传感器网络节点设备往往能量受限，数据的转发又特别需要消耗能 量，因此理想的数据传输应当是有选择的，要选择能够将数据更有可能传输到基站的节点 进行数据转发，而不是随意转发。
[0011] 针对延迟容忍移动传感器网络的网络结构和数据传输特点，现有通用的标准大多 基于投递率或延时的考虑，在源节点和基站间选取多个中间节点保存待传输数据的副本， 通过源节点和中间节点的移动将待传输的数据投递给基站。其中最为典型的是"传染病 路由算法"，这种路由方法基于洪泛机制，不需要对网络拓扑结构以及连通情况做出任何假 设。这种算法在完成数据传输之前会最大限度的在网络中复制该数据包。源节点会将数据 传递给移动过程中相遇的其他节点，获得数据的节点又会进一步将消息传递给其他相遇的 还没有该数据的节点，最终数据会在网络中不断复制，当基站获得该消息时，数据传输过程 结束。这种方法没有考虑节点存储空间和能量的限制，不适合实际应用。而在具体数据传 输过程中，我们往往有选择地将数据传输给那些更有可能和基站发生连接的节点，这样可 以更加有效地降低数据传输的开销，也能够降低节点存储资源的浪费，还有助于提升数据 传输的成功率。
【发明内容】
[0012] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种在延迟容忍移动传感器网络中节点转发概率 动态计算方法。为此，本发明采用如下的技术方案：
[0013] 一种RWP模型下延迟容忍移动传感器网络节点转发概率动态计算方法，用于准确 反应和衡量节点在遵循RWP模型运动过程中与基站发生连接的可能性，包括：
[0014] (1)设定节点单位移动距离d，一般为节点通信半径的2到4倍；
[0015] (2)每个节点都依据RWP模型移动，并在移动过程中记录最近移动单位距离相遇 节点的数量Ni与上一个单位移动距离内相遇节点数量Ni-I;
[0016] (3)当节点与基站发生连接时，节点计算自身处于基站通信范围内时平均单位移 动距离内相遇节点数量M;
[0017] (4)节点在移动相遇过程中彼此交换各自的M值，并根据接收到的其他节点的M值 重新计算自身的M值，计算方法为：
[0018] (a)两个或多个节点相遇发生连接时，若节点都没有M值时，则无需交换，也不用 重新计算；
[0019] (b)两个或多个节点相遇发生连接时，当只有一个节点有M值时，这个M将作为其 他节点的M值；
[0020] (C)两个或多个节点相遇发生连接时，当有一个以上节点有M值时，将多个节点的 M相加求和后除以具有M值的节点的个数，求均值后作为这些节点的M值；
[0021] ⑷节点计算出了最新的Ni，并且Ni大于M，则将M值改为Ni;
[0022] (5)节点根据记录或计算出的Ni-I、Ni、M信息，根据概率计算公式动态调整节点 自身的转发概率P，转发概率动态调整的时刻为：
[0023] (a)节点获取了新的Ni值；
[0024] (b)节点彼此交换M值后；
[0025] (C)节点与基站发生连接后；
[0026] (6)具体的转发概率p计算方法为：
【主权项】
1. 一种基于RWP模型的延迟容忍移动传感器网络节点转发概率动态调整机制，用于动 态计算节点转发概率并准确反映节点间转发概率的大小，包括： (1) 设定节点单位移动距离d，一般为节点通信半径的2到4倍； (2) 节点依据RWP模型移动，并在移动过程中记录当前单位移动距离内相遇节点的数 量Ni与上一个单位移动距离内相遇节点数量Ni-1 ; (3) 节点记录自身处于基站通信范围内时平均单位移动距离内相遇节点数量M ; (4) 节点在相遇过程中彼此交换M值，并重新计算自身的M值； (5) 节点根据记录的Ni-1、Ni、M信息，根据概率计算公式动态调整节点自身的转发概 率，转发概率调整的时刻为； (a)节点获取了新的Ni值； 化）节点彼此交换M值后； (C)节点与基站发生连接后。
2. 如权利要求1所述方法，节点重新计算自身M值的方法如下： (1) 两个或多个节点相遇，节点都没有M值时，无需交换； (2) 两个或多个节点相遇，当只有一个节点有M值时，该个M将作为多个节点的M值； (3) 两个或多个节点相遇，当有一个W上节点有M值时，将多个节点的M求均值后作为 多个节点的M值。 (4) 节点获取了新的Ni，并且Ni大于M，则将M值改为Ni。
3. 如权利要求1和权利要求2所述的方法，节点自身转发概率P的计算方法为：
其中random(0,0. 5)为0到0. 5之间的随机数；K = Ni/M、a为小于1大于0的常数； X的取值如下：
【专利摘要】本发明属于无线网络通信技术领域，涉及一种RWP模型下延迟容忍移动传感器网络中的节点转发概率动态计算方法，包括：节点记录运动过程中单位移动距离内所遇到的其他节点的数量Ni；节点记录在基站通信半径覆盖范围内运动时平均单位移动距离所相遇的其他节点的数量M；节点间彼此交互M，并取平均值作为新的M；节点计算Ni与Ni-1的比值；节点计算当前Ni与M的比值；节点利用这些比值和相应的概率计算公式计算自身的转发概率。本发明能够在先验知识有限的情况下比较准确的反应出节点转发概率的大小，对提高延迟容忍移动传感器网络数据传输成功率有着重要的作用。
【IPC分类】H04W16-22
【公开号】CN104602255
【申请号】CN201510052864
【发明人】杨奎武, 郭渊博, 贾洪勇, 马骏, 琚安康, 隋雷, 姜文博
【申请人】杨奎武
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月3日