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1、(10)申请公布号 CN 102883401 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 8 3 4 0 1 A *CN102883401A* (21)申请号 201210395631.9 (22)申请日 2012.10.17 H04W 40/10(2009.01) H04W 40/24(2009.01) H04W 84/18(2009.01) (71)申请人江苏省邮电规划设计院有限责任公 司 地址 210006 江苏省南京市中山南路371号 (72)发明人朱峥 林珂 (74)专利代理机构江苏圣典律师事务所 32237 代理人胡建华 (54) 发明名称 一种延长无线多。
2、跳自组织网络生存周期的实 现方法 (57) 摘要 本发明公开了延长无线多跳自组织网络生存 周期的实现方法，多跳自组织网络中的设置有能 量阈值，节点之间进行数据传输时将自身能量值 封装在数据中；当前节点在收到上一跳节点发送 的数据后，从数据中提取上一跳节点的能量值并 记录，提取完成后用当前节点的能量值进行替换； 多跳自组织网络中每个节点维护一张邻居节点能 量列表，该列表由两部分构成：单跳距离内的节 点名称以及对应节点的能量值，邻居节点能量列 表用于记录邻居节点的能量值，若邻居节点能量 小于阈值，将其从路由表中删除；节点收到上一 跳节点发送的数据时，根据自身的能量值选择数 据转发方式以及是否转发。。
3、本发明平衡了网络内 的节点能耗，提升网络的通信质量，延长了网络的 生存周期。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种延长无线多跳自组织网络生存周期的实现方法，其特征在于，多跳自组织网络 中的设置有能量阈值a，b，其中0ab100,节点之间进行数据传输时将自身能量 值封装在数据中；当前节点在收到上一跳节点发送的数据后，从数据中提取上一跳节点的 能量值并记录，提取完成后用当前节点的能量值进行替换；多跳自组织网络中每个节点维 护一张邻居节点能量列。
4、表，能量列表由两部分构成：单跳距离内的节点IP地址以及对应节 点的能量值，邻居节点能量列表用于记录邻居节点的能量值，若邻居节点能量小于a，将其 从路由表中删除； 节点收到上一跳节点发送的数据后，根据自身的能量值选择数据转发方式以及是否转 发；当节点自身能量值大于b时，根据路由表选取下一跳节点直接转发；当节点自身能量值 大于a且小于b时，采用圆形区域搜索法获取下一跳节点；当节点自身能量小于a时，不再 进行数据转发，并向上一跳节点发送数据，告知上一跳节点将当前节点从其路由表中删除， 此后该节点仅作为源节点发送数据。 2.根据权利要求1所述的一种延长无线多跳自组织网络生存周期的实现方法，其特征 在于。
5、，圆形区域搜索法的搜索区域为以当前节点与原路由表中下一跳节点的连线为直径的 圆形区域。 权 利 要 求 书CN 102883401 A 1/4页 3 一种延长无线多跳自组织网络生存周期的实现方法 技术领域 0001 本发明涉及一种延长网络的生存周期的实现方法，特别是一种延长无线多跳自组 织网络生存周期的实现方法。 背景技术 0002 无线多跳自组织网络具有很强的组网灵活性。由于不需要中心接入节点，特别适 用于战场、抢险救灾、大型活动现场等缺少中心设施的场景下以实现快速组网。目前多采用 IEEE 802.11b技术以及IEEE 802.11a/802.11g技术来搭建无线多跳自组织网络，该网络 。
6、具有很高的数据传输带宽。 0003 但是该网络本身具有一定的缺陷。由于该网络没有中心接入节点，因此数据的传 送是通过网络内节点协作实现的，并且高速率数据传输会消耗节点大量的能量。网络内节 点多为手持式终端，使用电池作为能源供给。频繁的数据转发将会导致网络内节点能量的 快速消耗，缩短节点的生命周期，并最终由于节点能量耗尽而“死亡”。“死亡”的节点往往 处于数据吞吐量较大的链路上，一旦节点“死亡”将导致链路的断裂，并最终引发网络通信 质量的下降。 发明内容 0004 发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种延长无 线多跳自组织网络生存周期的实现方法。 0005 为了解决上述。
7、技术问题，本发明公开了一种延长无线多跳自组织网络生存周期的 实现方法，多跳自组织网络中的设置有能量阈值a，b，其中0ab100,节点之间 进行数据传输时将自身能量值封装在数据中；当前节点在收到上一跳节点发送的数据后， 从数据中提取上一跳节点的能量值并记录，提取完成后用当前节点的能量值进行替换；多 跳自组织网络中每个节点维护一张邻居节点能量列表，该列表由两部分构成：单跳距离内 的节点名称（IP地址）以及对应节点的能量值（百分比值表示），邻居节点能量列表用于记录 邻居节点的能量值，若邻居节点能量小于a，将其从路由表中删除； 0006 节点收到上一跳节点发送的数据时，根据自身的能量值选择数据转发方式。
8、以及是 否转发；当节点自身能量值大于b时，根据路由表选取下一跳节点直接转发；当节点自身能 量值大于a且小于b时，采用圆形区域搜索法获取下一跳节点；当节点自身能量小于a时， 不再进行数据转发，并向上一跳节点发送数据，告知上一跳节点将当前节点从其路由表中 删除，此后该节点仅作为源节点发送数据。 0007 本发明中，圆形区域搜索法的搜索区域为以当前节点与原路由表中下一跳节点的 连线为直径的圆形区域。 0008 本发明中可以将阈值a、b分别设置为：10与30，当然网络设计时可根据节点 数量以及终端容量自由取定。 0009 有益效果：本发明提供的延长多跳自组织网络生存周期的实现方法通过节点的能 说 明 。
9、书CN 102883401 A 2/4页 4 量值制定了节点的数据转发规则，降低网络节点由于频繁数据转发而引发能量耗尽从而导 致节点“死亡”的可能性，平衡了网络内的节点能耗，提升网络的通信质量，延长了网络的生 存周期。 附图说明 0010 下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和 /或其他方面的优点将会变得更加清楚。 0011 图1为本发明所述的延长网络的生存周期的实现方法数据转发流程示意图。 0012 图2为本发明所述的用于封装含能量值IP数据包的Ethernet帧结构示意图。 0013 图3为本发明所述的圆形区域搜索方法下一跳节点获取示意图。 0014 图4为。
10、本发明所述的圆形区域搜索方法的节能效果图。 具体实施方式 0015 本发明公开一种延长无线多跳自组织网络生存周期的实现方法，多跳自组织网络 中的设置有能量阈值a，b，其中0ab100，节点之间进行数据传输时将自身能量 值封装在数据中；当前节点在收到上一跳节点发送的数据后，从数据中提取上一跳节点的 能量值并记录，提取完成后用当前节点的能量值进行替换；多跳自组织网络中每个节点维 护一张邻居节点能量列表，该列表由两部分构成：单跳距离内的节点名称（IP地址）以及对 应节点的能量值（百分比值表示），邻居节点能量列表用于记录周边节点的能量值，若周边 节点能量小于a，将其从路由表中删除；节点收到上一跳节点发。
11、送的数据时，根据自身的能 量值选择数据转发方式以及是否转发；当节点自身能量值大于b时，根据路由表选取下一 跳节点直接转发；当节点自身能量值大于a且小于b时，采用圆形区域搜索法获取下一跳节 点；当节点自身能量小于a时，不再进行数据转发，并向上一跳节点发送数据，告知上一跳 节点将当前节点从其路由表中删除，此后该节点仅作为源节点发送数据。圆形区域搜索法 的搜索区域为以当前节点与原路由表中下一跳节点的连线为直径的圆形区域。 0016 实施例 0017 本实施例提供了一种延长多跳自组织网络生存周期的实现方法，所述方法中，网 络中转发的数据包应包含该转发节点的能量值信息。当该转发节点的下一跳节点收到数据 。
12、包时，从中提取出上一跳节点的能量值，并更新其邻居节点能量列表。一旦该能量值小于 10，则将上一跳节点从路由表中删除，后期数据转发将不再选择其作为下一跳节点。节点 在进行数据转发时还需根据自身能量值选择相应的转发方式以及是否转发，当节点自身能 量值大于30时，采用正常方式转发，根据路由表选取下一跳节点；当节点自身能量值小 于30但大于10时，采用圆形区域搜索方法获取下一跳节点；当节点自身能量小于10 时，不再进行数据转发，并向上一跳节点发送数据，告知上一跳节点将本节点从其路由表中 删除，本节点后期仅作为源节点发送数据。 0018 图1所示的是延长网络的生存周期的实现方法数据转发流程示意图，步骤如。
13、下： 0019 步骤101：节点接收上一跳节点发送的数据，并从中提取上一跳节点的能量值。 0020 步骤102：节点通过上一跳节点的能量值判定其是否能够成为后期数据转发的下 一跳节点。若上一跳节点能量值大于10，进行步骤103；否则进行步骤104. 说 明 书CN 102883401 A 3/4页 5 0021 步骤103：节点更新自身邻居节点能量表。 0022 步骤104：节点更新自身邻居节点能量表，并将上一跳节点从其路由表中删除。 0023 步骤105：节点用自身能量值替换原数据中上一跳节点能量值。 0024 步骤106：节点根据自身能量值进行转发方式确定。若能量值小于30，进入步骤 10。
14、7；否则进入步骤108。 0025 步骤107：节点根据自身能量值进行转发方式确定。若能量值小于10，进入步骤 109；否则进入步骤110。 0026 步骤108：节点采用正常转发的方式，并从路由表选取下一跳节点。 0027 步骤109：节点发信息告知上一跳节点，上一跳节点将本节点从路由表中删除。 0028 步骤110：节点采用圆形区域搜索方法重新获取下一跳节点。 0029 步骤111：本节点不再进行数据转发，后期仅作为源节点发送数据。 0030 图2所示的是用于封装含能量值IP数据包的Ethernet帧结构示意图，其结构由 以下几部分构成：Ethernet帧头、IP头部、IP数据部分（TCP。
15、/UDP头部、上层数据）、1字节的 节点能量值以及FCS校验码。传输层与网络层分别采用现有网络协议（TCP/UDP和IP）定 义的格式，网间发送的所有数据包均包含有上一跳节点的能量值，其长度为1字节。 0031 图3所示的是圆形区域搜索方法下一跳节点获取示意图，假定数据由节点A向节 点B进行转发。当节点A能量不足，并介于1030之间时，无条件的转发将有可能导 致节点A能量耗尽。圆形区域搜索方法能在节点A继续转发数据的前提下，有效降低能耗。 0032 圆形区域搜索方法(I)：减少节点A的能量消耗，一个最直接的方法就是降低其数 据发送功率。通过将节点A与节点B之间原来一跳可达的传输过程分解为两跳实。
16、现，缩减 了节点A到下一跳节点的传输距离将有效降低节点A的数据发送功率。要实现以上构想就 需要在节点A和节点B之间找到合适的中继节点。根据本发明在以节点A和节点B的连线 为直径的圆形区域内搜索到节点C。通过使用节点C作为节点A的下一跳节点在减少节点 A的数据发送能耗的同时还能降低整个数据传输过程的能耗。 0033 圆形区域搜索方法(I)的证明： 0034 设节点A与节点B之间的距离为L，AC与AB之间的夹角为a，AC与BC之间的夹角 为b。节点A与节点C间的距离为L 1 ，节点C与节点B的距离为L 2 。数据接收节点处满足 解调所需的最小功率为Pr。功耗信号传播损耗仅考虑路径损耗所带来的影响。。
17、802.11网 络的路径损耗PathLoss46+10nlgd（d为数据发送的距离，n为损耗因子，n2）。 0035 节点A至节点C的发送功率Pt 1 为10 4.6 Pr L 1 n 。 0036 节点C至节点B的发送功率Pt 2 为10 4.6 Pr L 2 n 。 0037 节点A直接至节点B的发送功率Pt为10 4.6 PrL n 。 0038 两跳传输的总功率为10 4.6 (Pr L 1 n +Pr L 2 n ) 0039 因为90b180，Lmax(L 1 ，L 2 )，n2 0040 所以Pt 1 +Pt 2 =10 4.6 （Pr L 1 n +Pr L 2 n ）10 4。
18、.6 max n-2 (L 1 ，L 2 )Pr(L 1 2 +L 2 2 ) 0041 10 4.6 L n-2 Pr(L 2 +2L 1 L 2 cosb) 0042 10 4.6 L n-2 Pr L 2 Pt 0043 由上可证明在以节点A和节点B的连线为直径的圆形区域内搜索到节点C，通过C 实现数据中继的功耗小于直接由A发送至B的功耗。， 说 明 书CN 102883401 A 4/4页 6 0044 图4为圆形区域搜索方法的节能效果图，设定路径损耗因子为3，当夹角a=0时，与 单跳通信相比两跳通信最多可以将总发射功率减小6.02dB。并且即使在0L但仍然可以使总功率降低4dB。 0。
19、045 本发明提供了一种延长网络的生存周期的实现方法，该实现方法除了在无线多跳 自组织网络中可得到应用，还可以在其他的网络结构（比如传感器网络、蜂窝网与无线多跳 自组织网融合网络）中得到应用。本实施中的中继节点搜索算法可以利用现有技术加以实 现。 0046 本发明提供了一种延长无线多跳自组织网络生存周期的实现方法，具体实现该技 术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些 改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术 加以实现。 说 明 书CN 102883401 A 1/2页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102883401 A 2/2页 8 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102883401 A 。