[发明专利]一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法

权利要求书

1.一种多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法，其特征在于,首先根据系统需求，任意选取主节点用来发送数据到目的节点；在传输数据之前，系统判断是否存在转发节点；若不存在则系统直接建立主节点到目的节点的链路；

若存在转发节点，则将此转发节点选为备选中继节点，形成备选中继节点集合；系统根据链路情况和剩余节点能量确定转发节点的优先级，在备选中继节点集合中选择最佳中继节点；主节点和目的节点通过最佳中继节点来传输数据；

当系统存在多个目的节点时，系统采用基于优先级的功率分配方式，选择最佳中继节点完成主节点到目的节点的数据传输；

判断系统中是否有节点能够正确接收到主节点发送的RTS数据包和目的节点的ACK数据包，并且能够正确对主节点发送的数据进行编解码；即判断是否存在转发节点；

选择最佳中继节点的步骤如下：1)首先初始化多节点计算机系统，每个节点的初始能量设为E，且备选中继节点集合设为R，此时为空集；根据系统需求，任意选取主节点S，主节点S将发送数据到目的节点D；

2)然后判断链路情况，周期性检查节点剩余能量；

3)判断系统中是否有节点能够正确接收到主节点发送的RTS数据包和目的节点的ACK数据包，并且可以正确对主节点发送的数据进行编解码；即是否存在转发节点；

4)若不存在，则不设中继节点，直接建立目的节点D到主节点S的链路；

5)若存在，则将该节点设为备选中继节点，多个转发节点组成备选中继节点集合；

6)最后，在备选中继节点集合中选取具有最优优先值的中继节点，即选取最佳中继节点；

7)最佳中继节点发送ACK数据包给主节点，实现主节点通过最佳中继节点与目的节点传输数据；

其中，RTS(rady to send,简称RTS)是指，“请求发送”数据包；

所述基于多节点计算机系统内中继节点选择和资源分配方法,在多节点计算机系统中存在主节点、中继节点和目的节点，其中N个中继节点组成备选中继节点集合，记为R_c＝{R_n|n∈N＝{1,2，...N}}；主节点和目的节点之间通信通过最佳中继节点协助进行；

选取最佳中继节点的步骤如下：

1)当备选中继节点集合R_c中所有节点的能力比均小于0.5的阀值，即E_n/E_nmax≤0.5，系统根据链路情况和剩余节点能量来选择最佳中继节点；若E_n/E_nmax＞0.5，系统根据链路情况，忽略剩余节点能量来选择最佳中继节点；

2)通过备选中继节点的优先值Δ，来确定最佳中继节点；

其中，α为链路度量的权值系数，1-α为节点剩余能量的中继系数，H表示链路情况度量值，表示节点的剩余能量比；

中继节点的剩余能量E_n的变化趋势符合markov模型：

当备选中继节点集合中所有节点的能量比均小于阀值，系统根据链路情况和剩余节点能量来选择最佳中继节点；否则，系统根据链路情况，忽略剩余节点能量来选择最佳中继节点；通过备选中继节点的优先值来确定最佳中继节点；

选取具有最大优先值的备选中继节点为最佳中继节点，发送一个标志数据包到主节点；主节点会发送一个ACK数据包给最佳中继节点；之后，主节点通过该最佳中继节点发送数据到目的节点，并忽略掉来自其他备选中继节点的标志数据包；当存在两个或多个最佳中继节点，这些节点发送标志数据包到达主节点的时间若重叠，主节点不发送ACK数据包给这些最佳中继节点，这些最佳中继节点将启动退避机制，等待一段随机时间后再重新竞争；或者，通过主节点在优先级相同的最佳中继节点中随机选择；

当系统中存在多个目的节点时，会存在多个中继节点，采用基于优先级的上电方式即根据不同的优先级顺序按照不同时间对中继节点进行上电。