一種高能效低時延的LLN路由修復(fù)算法

鈕 靖,2，于俊洋3，王秋紅

(1.南陽醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校，河南 南陽 473061；2.信陽師范學(xué)院 計算機與信息技術(shù)學(xué)院，河南 信陽 464000；3.河南大學(xué) 軟件學(xué)院，河南 開封 475001)

1 引 言

低功耗有損網(wǎng)絡(luò)[1](Low-power and Lossy Network,LLN)是一種由功耗較低的無線傳感器節(jié)點組成且節(jié)點間無線鏈路不保證可靠性的多跳網(wǎng)絡(luò)，主要有點到點、點到多點和多點到點3種通信模式，其中多點到點的通信模式是近年來的研究熱點。傳統(tǒng)的無線多跳網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議[2-4]因能耗較大不能滿足LLN網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求，因此互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組提出了一種全新的基于IPv6的LLN網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議(IPv6 based Routing Protocol for LLN,RPL)。由于LLN網(wǎng)絡(luò)擁有廣泛的應(yīng)用場景[5-7]以及固有屬性(不穩(wěn)定性和有損性)，在外部復(fù)雜環(huán)境的干擾下極易導(dǎo)致鏈路故障的發(fā)生，因此，當(dāng)檢測到LLN網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)鏈路故障后，為了提高通信的可靠性和實時性，通過路由修復(fù)算法對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行修復(fù)具有較高的研究價值。

當(dāng)前，對于LLN網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的鏈路故障已開展了一些研究，提出了多種算法[8-11]。但是，現(xiàn)有路由修復(fù)算法主要存在以下不足：一是路由修復(fù)控制開銷冗余，增大了節(jié)點的能耗速率，從而不能達(dá)到高能效的目的；二是路由修復(fù)時延較大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)包端到端傳輸時延增大，從而影響數(shù)據(jù)的傳輸；三是鏈路故障修復(fù)后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)未能達(dá)到最佳狀態(tài)，主要原因在于對鏈路故障節(jié)點的子節(jié)點未進(jìn)一步處理。

為了解決上述所存在的不足，本文提出了一種高能效低時延的LLN網(wǎng)絡(luò)路由修復(fù)算法(Energy Efficient and Low Delay based Repair Routing Protocol for LLN,EELDR-RPL)，并對其性能進(jìn)行了理論分析和數(shù)值驗證。……