[发明专利]一种面向边缘计算节点能量优化的QoS约束路由方法

摘要

一种面向边缘计算节点能量优化的QoS约束路由方法，属于物联网领域，本发明考虑端到端延迟、传输可靠性和能量消耗三个QoS约束条件，创新性地运用边缘计算和机器学习中的相关技术，将传感器网络构建为一个多约束最优路径模型，提出本发明方法。该算法通过采用自动机与环境交互的方式加快算法收敛，控制节点的休眠激活状态等方式来降低网络能量消耗。通过实验，将MQEN算法和QMCRA‑DP、CMQRA、LQOR算法进行对比，相比其它三种算法，MQEN算法在显著降低网络能量消耗的同时，能够满足多QoS约束对端到端延迟和可靠性服务的要求。

主权项

1.一种面向边缘计算节点能量优化的QoS约束路由方法，其特征在于该方法主要包括如下步骤：第1、初始化阶段，包括初始化算法终止的最大迭代次数T_k，算法选择过程中被激活的节点集合ACTIV_SET，记录ACTIV_SET集合中最小节点数的MIN_ACTIVE_SET，算法终止阈值threshold，用来记录算法迭代次数的计数器m；第2、动作集形成阶段，源节点在通信范围内向自己的单跳邻居节点广播一条携带地址和同步信息的数据包，邻居节点收到数据包后，同样也会返回一条包含自己地址和同步信息的数据包，源节点在收到多个单跳邻居节点的回应后，将发送回应消息的节点作为自己下一跳信息传输的可选动作集；第3、奖惩阶段，如果算法不满足终止条件：集合ACTIV_SET中节点概率之积大于阈值threshold，或者m值大于T_k，那么就要对自动机进行惩罚或奖励；如果集合ACTIV_SET中节点数量和DT(l)的值都小于上一轮迭代的值，并且PDR大于或等于上一轮迭代的值，那么此时β(n)的值为1，ENV就对自动机进行奖励；如果β(n)的值为0，ENV就对自动机进行惩罚；第4、自修整阶段，自动机在选择动作时，由于它的随机性，可能会在节点之间产生动作相互选取的闭环现象，所以采取剪枝规则对其进行自修剪，规定已经被选取过的节点不可以被其它节点的自动机再次选取；第5、传输阶段，按照MQEN选举出的节点进行数据的传输，如果传输过程中发现PDR<100％，则说明传输过程中有丢包现象，此时需要对数据进行重传。