技术摘要：
本发明公开了一种软件自定义传感器网络中能量高效与低延迟的代码机会传播策略：依据对数据收集过程后节点能量损耗情况不同，将网络中的节点划分为能量不足节点和能量充足节点两种。对能量不足节点采用分组延迟接收方法，通过分组最小化广播代价，节点延迟自身接收时间 全部
背景技术：
本发明的目的在于提供节能且低延时的机会广播方式，已解决现有方案中为权衡 能耗导致延时增加的问题。 为实现这一目的本发明，依据节点在数据收集后的剩余能量为节点增添一个新的 活动时槽，使得节点能够提前接收到广播消息，从而解决现有方案中为节省能量而带来的 广播传输效率降低问题。同时添加新的活动时槽能够有效的减少广播次数、降低广播代价。 由于本发明不涉及具体数据收集方案，为了简单模拟数据收集能量损耗情况，假 设在a×a的矩形区域内均匀的分布了n个节点，每个节点产生一个数据包，节点的接收半径 为r，那么以根节点为起点的每一跳的所有节点需要采集的数据量Ri和发送的数据量Si可以 4 CN 111586756 A 说 明 书 2/3 页 通过下面公式来表示： 由此可见越靠近根节点，节点收发的数据量就会越大，节点能量的损耗越多，在实 际场景中节点采集的数据量要远大于1，可以预见近端节点的能量损耗要更严重，那么为了 保证网络的寿命不受影响就需要避开这些临近节点，将网络划分为两个部分，其中根节点 以及其子节点依旧采取现有延时接收的解决方案，对于其他节点则采取增加新活动节点的 方案。 网络依照Dijkstra生成最短延迟路径树，节点处于最短延迟路径上的子节点集合 称为候选子节点集(CCS) ,处于最短路径上的父节点集合称为候选父节点集(CPS)。节点集 都是按照延迟从小到大依次排序。 在工作周期为L的网络中，t(nj)代表着节点的活动时槽，其中D(ni,nj)为节点ni的 活动时槽到节点nj的活动时槽的延时差值： 广播代价的计算公式如下： 其中η为广播的能耗与延时的权衡素。 首先对根节点及其子节点进行分组延迟接收。为了保证延迟接收的节点不会对后 续节点造成影响且广播代价值最小，将叶子节点以及子节点集属于另一节点的子节点集的 子集的节点统称为最终节点(FN)，这样的节点即便延迟接收也不会对后续节点造成影响。 为得到最小广播代价分组，以非最终节点为界限，将根节点的子节点集分割成几个节点集， 然后对分割后的节点集们依次根据广播代价最优进行分组，具体公式如下： 每个分组存在延迟接收节点和即时接收节点两种节点，每一个分组中的最后一个 节点为该分组的即时接收节点，其他节点为延迟接收节点，延迟节点会延迟自身接收时间 与即时接收节点一同接收广播。将延迟接收节点中的非最终节点作为候选转发节点，添加 到候选转发节点集CFS中。 然后将转发候选节点ni的候选子节点集CCS(ni)的平均广播代价作为竞争因子CF， 从CFS中选取竞争因素最小的转发候选节点作为下一个转发节点，具体计算公式如下： 依据贪婪算法选取竞争因子最小的节点作为下一个发送节点，在选定转发节点后 将该节点从转发候选节点集CFS中移除，然后为该节点的所有候选子节点添加一个最靠近 该节点活动时槽的新时槽，使所有候选子节点具有相同的接收时槽且延迟最小，同时将该 5 CN 111586756 A 说 明 书 3/3 页 节点的所有候选子节点从其他候选父节点的候选子节点集中移除，若转发节点的候选子节 点集中存在非最终节点则添加进CFS中，遍历CFS移除其中的最终节点。重复上述步骤，直至 候选转发节点集CFS为空为止。 附图说明 图1均匀分布网络数据采集过程简单示意图 图2为本发明的简单系统模型图 图3为本发明方法与对比方案的不同权衡因素情况下的广播代价对比 图4为本发明方法与对比方案的不同工作周期长度情况下的广播代价对比 图5为本发明方法与对比方案的不同接收半径情况下的广播代价对比 图6为本发明方法与对比方案的不同节点数量情况下的广播代价对比
技术实现要素：
下面将结合实例和附图对本发明进行进一步的说明。 一种软件自定义传感器网络中节能且低延时的机会广播方法，如图1所示节点采 集时越是靠近根节点时汇聚的数据量就会越大，以此为依据将广播分为两个部分——根节 点及其子节点和其他节点，其他节点由于和在数据收集过程后的剩余能量会较多，那么添 加新的活动时槽就会对整个网络的寿命没有影响。 如图2所示，根节点和其子节点仍保持不变采取延时接收的方案进行分组，而其他 节点依据分组添加了一个最靠近其父节点的活动时槽。 如图3所示随着权衡因素的增加，也就是发送一次广播的代价越大时可以看到本 发明的相较于原始网络和对比方案增长趋势最为平缓，也就是说本发明受到权衡因素的影 响最小，且广播代价最优。 如图4所示，比较不同的工作周期长度下的广播代价变化，本发明的曲线是下降趋 势，而对比方案则是上升趋势，可见占空比越低，本发明的优异性就越大。 如图5所示，在节点数量越多的情况下，本发明呈现一种更为平缓的增长趋势，基 本上是没有太多变化，由此可见本发明受节点密度的影响极其轻微。 如图6所示，随着节点接收半径的增加本发明的广播代价虽然是不同于对比方案 呈上升趋势，但代价值始终小于对比方案。 6 CN 111586756 A 说 明 书 附 图 1/4 页 图1 7 CN 111586756 A 说 明 书 附 图 2/4 页 图2 图3 8 CN 111586756 A 说 明 书 附 图 3/4 页 图4 图5 9 CN 111586756 A 说 明 书 附 图 4/4 页 图6 10
本发明公开了一种软件自定义传感器网络中能量高效与低延迟的代码机会传播策略：依据对数据收集过程后节点能量损耗情况不同，将网络中的节点划分为能量不足节点和能量充足节点两种。对能量不足节点采用分组延迟接收方法，通过分组最小化广播代价，节点延迟自身接收时间 全部
背景技术：
本发明的目的在于提供节能且低延时的机会广播方式，已解决现有方案中为权衡 能耗导致延时增加的问题。 为实现这一目的本发明，依据节点在数据收集后的剩余能量为节点增添一个新的 活动时槽，使得节点能够提前接收到广播消息，从而解决现有方案中为节省能量而带来的 广播传输效率降低问题。同时添加新的活动时槽能够有效的减少广播次数、降低广播代价。 由于本发明不涉及具体数据收集方案，为了简单模拟数据收集能量损耗情况，假 设在a×a的矩形区域内均匀的分布了n个节点，每个节点产生一个数据包，节点的接收半径 为r，那么以根节点为起点的每一跳的所有节点需要采集的数据量Ri和发送的数据量Si可以 4 CN 111586756 A 说 明 书 2/3 页 通过下面公式来表示： 由此可见越靠近根节点，节点收发的数据量就会越大，节点能量的损耗越多，在实 际场景中节点采集的数据量要远大于1，可以预见近端节点的能量损耗要更严重，那么为了 保证网络的寿命不受影响就需要避开这些临近节点，将网络划分为两个部分，其中根节点 以及其子节点依旧采取现有延时接收的解决方案，对于其他节点则采取增加新活动节点的 方案。 网络依照Dijkstra生成最短延迟路径树，节点处于最短延迟路径上的子节点集合 称为候选子节点集(CCS) ,处于最短路径上的父节点集合称为候选父节点集(CPS)。节点集 都是按照延迟从小到大依次排序。 在工作周期为L的网络中，t(nj)代表着节点的活动时槽，其中D(ni,nj)为节点ni的 活动时槽到节点nj的活动时槽的延时差值： 广播代价的计算公式如下： 其中η为广播的能耗与延时的权衡素。 首先对根节点及其子节点进行分组延迟接收。为了保证延迟接收的节点不会对后 续节点造成影响且广播代价值最小，将叶子节点以及子节点集属于另一节点的子节点集的 子集的节点统称为最终节点(FN)，这样的节点即便延迟接收也不会对后续节点造成影响。 为得到最小广播代价分组，以非最终节点为界限，将根节点的子节点集分割成几个节点集， 然后对分割后的节点集们依次根据广播代价最优进行分组，具体公式如下： 每个分组存在延迟接收节点和即时接收节点两种节点，每一个分组中的最后一个 节点为该分组的即时接收节点，其他节点为延迟接收节点，延迟节点会延迟自身接收时间 与即时接收节点一同接收广播。将延迟接收节点中的非最终节点作为候选转发节点，添加 到候选转发节点集CFS中。 然后将转发候选节点ni的候选子节点集CCS(ni)的平均广播代价作为竞争因子CF， 从CFS中选取竞争因素最小的转发候选节点作为下一个转发节点，具体计算公式如下： 依据贪婪算法选取竞争因子最小的节点作为下一个发送节点，在选定转发节点后 将该节点从转发候选节点集CFS中移除，然后为该节点的所有候选子节点添加一个最靠近 该节点活动时槽的新时槽，使所有候选子节点具有相同的接收时槽且延迟最小，同时将该 5 CN 111586756 A 说 明 书 3/3 页 节点的所有候选子节点从其他候选父节点的候选子节点集中移除，若转发节点的候选子节 点集中存在非最终节点则添加进CFS中，遍历CFS移除其中的最终节点。重复上述步骤，直至 候选转发节点集CFS为空为止。 附图说明 图1均匀分布网络数据采集过程简单示意图 图2为本发明的简单系统模型图 图3为本发明方法与对比方案的不同权衡因素情况下的广播代价对比 图4为本发明方法与对比方案的不同工作周期长度情况下的广播代价对比 图5为本发明方法与对比方案的不同接收半径情况下的广播代价对比 图6为本发明方法与对比方案的不同节点数量情况下的广播代价对比
技术实现要素：
下面将结合实例和附图对本发明进行进一步的说明。 一种软件自定义传感器网络中节能且低延时的机会广播方法，如图1所示节点采 集时越是靠近根节点时汇聚的数据量就会越大，以此为依据将广播分为两个部分——根节 点及其子节点和其他节点，其他节点由于和在数据收集过程后的剩余能量会较多，那么添 加新的活动时槽就会对整个网络的寿命没有影响。 如图2所示，根节点和其子节点仍保持不变采取延时接收的方案进行分组，而其他 节点依据分组添加了一个最靠近其父节点的活动时槽。 如图3所示随着权衡因素的增加，也就是发送一次广播的代价越大时可以看到本 发明的相较于原始网络和对比方案增长趋势最为平缓，也就是说本发明受到权衡因素的影 响最小，且广播代价最优。 如图4所示，比较不同的工作周期长度下的广播代价变化，本发明的曲线是下降趋 势，而对比方案则是上升趋势，可见占空比越低，本发明的优异性就越大。 如图5所示，在节点数量越多的情况下，本发明呈现一种更为平缓的增长趋势，基 本上是没有太多变化，由此可见本发明受节点密度的影响极其轻微。 如图6所示，随着节点接收半径的增加本发明的广播代价虽然是不同于对比方案 呈上升趋势，但代价值始终小于对比方案。 6 CN 111586756 A 说 明 书 附 图 1/4 页 图1 7 CN 111586756 A 说 明 书 附 图 2/4 页 图2 图3 8 CN 111586756 A 说 明 书 附 图 3/4 页 图4 图5 9 CN 111586756 A 说 明 书 附 图 4/4 页 图6 10
