一种消息传输方法及系统与流程

本发明涉及无线网络技术领域，特别涉及一种消息传输方法及系统。

背景技术

在无线传感器网络中，源节点需要多个中间节点才能将数据转发至通信距离之外的目的节点。为实现数据的正常传输，源节点与目的节点之间至少需存在一条完整的数据传输路径。在实际应用环境中，节点的移动和数据传输均需由电池提供能量，这使得节点的能量、带宽和缓存空间非常有限。若过多地消耗某个节点的能量，会使得无线传感器网络中的节点能量不均衡，进而可能导致数据传输失败。

目前常用的能量均衡方法包括：基于概率的能量均衡方法和基于社会性的能量均衡方法。基于概率的能量均衡方法利用节点的历史相遇概率和传递性来转发消息，节点不断将消息转发给相遇值更大的节点以将消息最终转发至目的节点，但当多数节点的概率值均很低时，消息被转发至目的节点的概率也将会降低，增加了消息的传输时延。基于社会性的能量均衡方法利用节点的介数中心度和相似度来转发消息，节点不断将消息转发至具有高功效值的节点，具有高功效值的节点能量消耗过快，严重影响了传输网络的传输性能。

综上可知，现有的能量均衡方法会导致消息传输时延以及传输网络的传输性能降低。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供了一种消息传输方法及系统，能够有效避免消息传输时延及提升传输网络的传输性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种消息传输方法，包括：

消息携带节点判断相遇节点的剩余能量标识符是否为预设值；

所述消息携带节点若判断出所述相遇节点的剩余能量标识符为预设值时，判断所述相遇节点的能量消耗速率和所述消息携带节点的能量消耗速率的比值是否小于或等于预设比值；

所述消息携带节点若判断出所述相遇节点的能量消耗速率和所述消息携带节点的能量消耗速率的比值小于或等于预设比值时，判断所述消息携带节点的功效函数是否小于所述相遇节点的功效函数；

所述消息携带节点若判断出所述消息携带节点的功效函数小于所述相遇节点的功效函数时，根据所述消息携带节点和所述相遇节点的剩余能量值分配所携带消息的副本至所述相遇节点。

可选地，所述消息携带节点根据所述消息携带节点和所述相遇节点的剩余能量值分配所携带消息的副本至所述相遇节点具体包括：

所述消息携带节点通过公式和分配所携带消息的副本至所述相遇节点，其中，n＝na+nb，n表示消息携带节点所携带的任一消息的副本总数，na表示消息携带节点所保留的剩余的该消息的副本数，nb表示消息携带节点分配至相遇节点的该消息的副本数，表示消息携带节点的剩余能量值，表示相遇节点的剩余能量值，pa(t)表示消息携带节点传输消息的能耗值占总能耗值的比值，pb(t)表示相遇节点传输消息的能耗值占总能耗值的比值。

可选地，还包括：

所述消息携带节点若判断出所述相遇节点的剩余能量标识符不为预设值时，继续执行所述消息携带节点判断相遇节点的剩余能量标识符是否为预设值的步骤。

可选地，还包括：

所述消息携带节点若判断出所述相遇节点的能量消耗速率和所述消息携带节点的能量消耗速率的比值大于预设比值时，继续执行所述消息携带节点判断相遇节点的剩余能量标识符是否为预设值的步骤。

可选地，还包括：

所述消息携带节点若判断出所述消息携带节点的功效函数大于或等于所述相遇节点的功效函数时，继续执行所述消息携带节点判断相遇节点的剩余能量标识符是否为预设值的步骤。

可选地，在所述消息携带节点根据所述消息携带节点和所述相遇节点的剩余能量值分配所携带的消息的副本至所述相遇节点之后还包括：

所述消息携带节点保留剩余的消息的副本，并继续执行所述消息携带节点判断相遇节点的剩余能量标识符是否为预设值的步骤。

为实现上述目的，本发明还提供了一种消息传输系统，包括消息携带节点和相遇节点；

所述消息携带节点，用于判断相遇节点的剩余能量标识符是否为预设值，若判断出所述相遇节点的剩余能量标识符为预设值时，判断所述相遇节点的能量消耗速率和所述消息携带节点的能量消耗速率的比值是否小于或等于预设比值，若判断出所述相遇节点的能量消耗速率和所述消息携带节点的能量消耗速率的比值小于或等于预设比值时，判断所述消息携带节点的功效函数是否小于所述相遇节点的功效函数，若判断出所述消息携带节点的功效函数小于所述相遇节点的功效函数时，根据所述消息携带节点和所述相遇节点的剩余能量值分配所携带消息的副本至所述相遇节点；

所述相遇节点，用于接收所述消息携带节点分配的所携带消息的副本。

可选地，所述消息携带节点还用于若判断出所述相遇节点的剩余能量标识符不为预设值时，继续执行所述消息携带节点判断相遇节点的剩余能量标识符是否为预设值的步骤。

可选地，所述消息携带节点还用于若判断出所述相遇节点的能量消耗速率和所述消息携带节点的能量消耗速率的比值大于预设比值时，继续执行所述消息携带节点判断相遇节点的剩余能量标识符是否为预设值的步骤。

可选地，所述消息携带节点还用于保留剩余的消息的副本，并继续执行所述消息携带节点判断相遇节点的剩余能量标识符是否为预设值的步骤。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的消息传输方法，消息携带节点若判断出所述相遇节点的剩余能量标识符为预设值、且所述相遇节点的能量消耗速率和所述消息携带节点的能量消耗速率的比值小于或等于预设比值、且所述消息携带节点的功效函数小于所述相遇节点的功效函数时，根据所述消息携带节点和所述相遇节点的剩余能量值分配所携带消息的副本至所述相遇节点。该消息传输方法能够有效避免消息传输时延及提升传输网络的传输性能。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种消息传输方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种消息传输方法的流程示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种消息传输系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本实施例一提供的一种消息传输方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101、消息携带节点判断相遇节点的剩余能量标识符是否为预设值，若是，执行步骤102；若否，继续执行步骤101。

步骤102、消息携带节点判断所述相遇节点的能量消耗速率和所述消息携带节点的能量消耗速率的比值是否小于或等于预设比值，若是，执行步骤103；若否，执行步骤101。

步骤103、消息携带节点判断所述消息携带节点的功效函数是否小于所述相遇节点的功效函数，若是，执行步骤104；若否，执行步骤101。

步骤104、消息携带节点根据所述消息携带节点和所述相遇节点的剩余能量值分配所携带消息的副本至所述相遇节点。

本实施例提供的消息传输方法，消息携带节点若判断出所述相遇节点的剩余能量标识符为预设值、且所述相遇节点的能量消耗速率和所述消息携带节点的能量消耗速率的比值小于或等于预设比值、且所述消息携带节点的功效函数小于所述相遇节点的功效函数时，根据所述消息携带节点和所述相遇节点的剩余能量值分配所携带消息的副本至所述相遇节点。该消息传输方法能够有效避免消息传输时延及提升传输网络的传输性能。

实施例二

图2为本实施例二提供的一种消息传输方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤201、消息携带节点判断相遇节点的剩余能量标识符是否为预设值，若是，执行步骤202；若否，继续执行步骤201。

优选地，本实施例的消息传输方法基于物联网网络。物联网网络包括多个节点，多个节点随机部署，消息携带节点携带有消息，消息携带节点经物联网网络中的多个节点传输所携带的消息。

剩余能量标识用于表示相遇节点是否具有足够的剩余能量来传输消息，剩余能量标识通过公式计算得出，其中s表示节点的剩余能量标识，er(t)表示节点在t时刻的剩余能量值，eend表示预设的节点的剩余能量阈值。

节点的剩余能量值er(t)通过公式计算得出，其中，表示节点i在t时刻的剩余能量值，表示节点i的初始化能量值，表示节点i在t时间内传输消息所消耗的能量值，表示节点i在t时间内移动所消耗的能量值。

本实施例中，预设值为1，当剩余能量标识s为预设值1时，表示相遇节点具有足够的剩余能量来传输消息，执行步骤202。当剩余能量标识s不为预设值1时，表示相遇节点不具有足够的剩余能量来传输消息，继续执行步骤201。

步骤202、消息携带节点判断所述相遇节点的能量消耗速率和所述消息携带节点的能量消耗速率的比值是否小于或等于预设比值，若是，执行步骤203；若否，执行步骤201。

能量消耗速率通过公式计算得出，其中，表示节点i在t时间内的能量消耗速率，ξ表示节点i转发一个单位大小的消息所需要消耗的能量值，表示节点i在t时间内转发的消息总量，pi(t)表示节点i在t时间内传输消息所消耗的能量值占节点在t时间内所消耗的总能量值的比值，表示节点i的剩余能量值。具体地，pi(t)通过公式计算得出，其中，pi(t)表示节点i在t时间内传输消息所消耗的能量值占节点在t时间内所消耗的总能量值的比值，表示节点i在t时间内传输消息所消耗的能量值，表示节点i在t时间内移动所消耗的能量值。

预设比值通过公式计算得出，其中，θ表示b节点与a节点的能量消耗速率的比值，表示b节点在t时间内的能量消耗速率，表示a节点在t时间内的能量消耗速率。本实施例中，预设比值大于1。

若相遇节点的能量消耗速率和消息携带节点的能量消耗速率的比值小于或等于预设比值时，表示相遇节点的能量消耗速率较小，执行步骤203。若相遇节点的能量消耗速率和消息携带节点的能量消耗速率的比值大于预设比值时，表示消息携带节点的能量消耗速率较小，执行步骤201。

步骤203、消息携带节点判断所述消息携带节点的功效函数是否小于所述相遇节点的功效函数，若是，执行步骤204；若否，执行步骤201。

功效函数通过公式ut(i)＝pi+erⁱ(t)计算得出，其中，ut(i)表示节点i在t时刻的功效函数，表示节点i在t时刻的剩余能量值，pi表示节点i的社会性概率效用值。社会性概率效用值通过公式计算得出，其中，pi表示节点i的社会性概率效用值，pi′和pj′分别表示节点i与节点j与目的节点的相遇概率。

消息携带节点的功效函数小于相遇节点的功效函数表示相遇节点将消息传输至目的节点的概率较大，执行步骤204。消息携带节点的功效函数大于或等于相遇节点的功效函数表示消息携带节点将消息传输至目的节点的概率较大，执行步骤201。

步骤204、消息携带节点根据所述消息携带节点和所述相遇节点的剩余能量值分配所携带消息的副本至所述相遇节点。

具体地，消息携带节点通过公式和分配所携带消息的副本至所述相遇节点，其中，n＝na+nb，n表示节点a所携带的任一消息的副本总数，na表示节点a所保留的剩余的该消息的副本数，nb表示节点a分配至节点b的该消息的副本数，表示节点a在t时刻的剩余能量值，表示节点b在t时刻的剩余能量值，pa(t)表示节点a在t时间内传输消息的能耗值占总能耗值的比值，pb(t)表示节点b在t时间内传输消息的能耗值占总能耗值的比值。本实施例中，节点a为消息携带节点，节点b为相遇节点。如：消息携带节点所携带的某个消息的副本总数为5个，消息携带节点分配至相遇节点的该消息的副本总数为3个，则消息携带节点所保留的剩余的该消息的副本总数为2个。

本实施例中，消息携带节点可以携带有多个消息，每个消息的副本总数为多个。相遇节点的剩余能量值相对消息携带节点的剩余能量值越高，消息携带节点分配至相遇节点的消息的副本数越多。

后续地，相遇节点接收到消息携带节点分配的消息的副本后，该相遇节点即成为新的消息携带节点。

步骤205、所述消息携带节点保留剩余的消息的副本，执行步骤201。

若消息携带节点所携带的消息为多个时，剩余的消息的副本包括与多个消息分别对应的副本，并继续移动以将所保留的剩余的消息的副本传输至其他相遇节点。

消息携带节点循环执行本实施例中消息传输方法的各步骤，直至将所携带的消息传输至目的节点。

本实施例提供的消息传输方法，消息携带节点若判断出所述相遇节点的剩余能量标识符为预设值、且所述相遇节点的能量消耗速率和所述消息携带节点的能量消耗速率的比值小于或等于预设比值、且所述消息携带节点的功效函数小于所述相遇节点的功效函数时，根据所述消息携带节点和所述相遇节点的剩余能量值分配所携带消息的副本至所述相遇节点，该方法利用剩余能量值、能量消耗速率和功效函数分配消息的副本，在保证传输网络中节点能耗均衡的同时最大化了消息传输成功率，能够有效避免消息传输时延及提升传输网络的传输性能。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种消息传输系统的结构示意图，如图3所示，该消息传输系统包括消息携带节点11和相遇节点12。

消息携带节点11用于判断相遇节点12的剩余能量标识符是否为预设值，若判断出所述相遇节点12的剩余能量标识符为预设值时，判断所述相遇节点12的能量消耗速率和所述消息携带节点11的能量消耗速率的比值是否小于或等于预设比值，若判断出所述相遇节点12的能量消耗速率和所述消息携带节点11的能量消耗速率的比值小于或等于预设比值时，判断所述消息携带节点11的功效函数是否小于所述相遇节点12的功效函数，若判断出所述消息携带节点11的功效函数小于所述相遇节点12的功效函数时，根据所述消息携带节点11和所述相遇节点12的剩余能量值分配所携带消息的副本至所述相遇节点12。

所述相遇节点12用于接收所述消息携带节点11分配的所携带消息的副本。

进一步地，所述消息携带节点11还用于若判断出所述相遇节点12的剩余能量标识符不为预设值时，继续执行所述消息携带节点11判断相遇节点12的剩余能量标识符是否为预设值的步骤。

进一步地，所述消息携带节点11还用于若判断出所述相遇节点12的能量消耗速率和所述消息携带节点11的能量消耗速率的比值大于预设比值时，继续执行所述消息携带节点11判断相遇节点12的剩余能量标识符是否为预设值的步骤。

进一步地，所述消息携带节点11还用于若判断出所述消息携带节点11的功效函数大于或等于所述相遇节点12的功效函数时，继续执行所述消息携带节点11判断相遇节点12的剩余能量标识符是否为预设值的步骤。

进一步地，所述消息携带节点11还用于保留剩余的消息的副本，并继续执行所述消息携带节点11判断相遇节点12的剩余能量标识符是否为预设值的步骤。

可选地，消息携带节点11和相遇节点12可以为多个。

本实施例三提供的消息传输系统用于实现实施例一或实施例二提供的消息传输方法。

本实施例提供的消息传输系统，包括消息携带节点和相遇节点，消息携带节点用于若判断出所述相遇节点的剩余能量标识符为预设值、且所述相遇节点的能量消耗速率和所述消息携带节点的能量消耗速率的比值小于或等于预设比值、且所述消息携带节点的功效函数小于所述相遇节点的功效函数时，根据所述消息携带节点和所述相遇节点的剩余能量值分配所携带消息的副本至所述相遇节点。该消息传输系统能够有效避免消息传输时延及提升传输网络的传输性能。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。