[发明专利]基于距离的无线传感网高效广播方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线多跳网络（无线传感器网络、移动Ad hoc网络、无线mesh网络等）领域中高效的广播分组方法。

背景技术

 近些年来，无线多跳网络（无线传感器网络、移动Ad hoc网络、无线mesh网络等）领域的相关技术得到了学术界和工业界的广泛关注，并取得了迅猛的发展。

在这一领域的诸多研究方向中，尽可能的延长无线传感器网络的工作寿命成为无线传感器网络设计中的关键问题之一。由于受到成本和体积等因素的限制，大多数普通无线传感器网络节点的电池容量都十分有限且无法得到补充。为提高无线传感器网络的寿命，通过在网络中布设一部分可充电节点（比如具备太阳能电池的网络节点），并设计能量高效型网络协议以利用这些节点分担较多的通信任务，在许多应用环境中收到了良好的效果，成为一种被人们普遍接受的提高网络寿命解决方案。

全网广播是实现无线传感网管理、控制和数据传播等任务的重要网络操作功能， 在无线传感网设计和实现中具有重要地位。传统的简单广播（simple broadcast）方法需要网络中每个节点都转发广播包一次，具有很大的冗余性，浪费了无线带宽资源，也导致了更多的传输碰撞，降低了传输可靠性。如何实现高效网络广播是实现无线传感网高效能操作的重要保证，已有高效无线传感网广播方法包括利用一跳拓扑、两跳拓扑、节点位置信息、计数、面积、距离等方法。 

发明内容

    本发明设计一种结合转发距离和网络中存在的可充电节点实现高效能广播的方法。本发明通过在实现网络广播的过程中，尽量使可充电节点和可以覆盖更多尚未覆盖区域的节点承担转发任务，达到减少转发次数并均衡和节省网络能量消耗和降低广播开销的目的。

本发明提供一种基于距离的无线传感网高效广播方法，在可充电节点和不可二次充电节点组成的网络中，根据各个节点属性和转发距离进行分组广播；对于可充电节点，收到广播分组后立即转发；对于不可二次充电节点，收到广播分组后，依据网络密度、节点分布、自己与广播分组发送节点之间的距离、广播任务要求的可靠度来确定转发时机及是否需要转发。

本发明所述的基于距离的无线传感网高效广播方法，包括以下步骤： 

步骤1：当信源节点s有一个广播分组需要转发时，它立即将该分组转发给自己的所有邻居节点； 

步骤2：当一个网络节点x从邻居节点y接收到一条广播分组时，x≠s, x≠y,  它将执行以下操作：

1)如果y=s，x将直接进一步将该广播分组转发给自己的邻居节点，转发之后节点x将不再接受与该广播分组相关的重复分组，否则转2）

2) 如果x是第一次接收到该分组，则执行以下操作：

如果x∈A, 则x立即转发该分组，转发之后节点x将不再接受与该广播分组相关的重复分组；

如果x∈N,  如果d_xy<=L，节点x直接丢弃收到的分组且将不再接受与该广播分组相关的重复分组，否则d_xy>L，x启动一个本地转发定时器；

3) 如果非第一次收到该分组且x∈N，则执行以下操作：

如果d_xy<=L，节点x直接丢弃收到的分组、取消与该分组相关的本地转发计时器、且将不再接受与该广播分组相关的重复分组;

如果d_xy>L且y是迄今为止向节点x转发该分组的邻居节点中，距离x最近的节点，则x将延长本地转发计时器的剩余时间长度；

        其中A为可充电节点和汇聚节点的集合，N为不可二次充电节点的集合，d_xy为节点x和节点y之间的距离，L是预先指定的一个参数，与网络密度、节点分布和任务要求的转发可靠度相关；

4) 如果本地转发定时器超时，则当前节点需要向邻居节点转发该分组，转发之后将不再接受与该广播分组相关的重复分组。

所述的基于距离的无线传感网高效广播方法，其中步骤2)中所述的定时器设置方法：定时器时间长度T×(1/d_xy)， T是预先指定的参数，其值与网络密度、节点分布和广播任务要求的可靠度相关。 

所述的基于距离的无线传感网高效广播方法，其中步骤3)中所述的定时器设置方法：剩余时间长度调整为T×(1/d_xy)-tx, tx代表节点x启动本地转发计时器后迄今为止已经消逝的时间。