Page 322 - 《软件学报》2021年第8期

2604 Journal of Software 软件学报 Vol.32, No.8, August 2021

E NRM = E i = E i init − E i csm + E i rec (11)
i E max E max
i i
其中, E max,E init ,E csm 和 E rec 分别代表最大能量、初始能量、消耗能量和补给能量.机会网络中的能量补给一般
i i i i
具有周期性,且有:
E init = E max (12)
i i
考虑到节点能耗与数据收发的关系最为密切 [25,26] ,建立数据收发与能耗之间的关联:
E csm = ( Tλ rx μ+ T tx )E max (13)
i i i i
其中, T 和 T 分别代表接收数据和发送数据的次数,λ和μ分别表示数据接收和发送的能耗因子,因此有:
rx
tx
i i
E NRM 1( Tλ=− rx μ + T tx ) (14)
i i i
节点的剩余能量水平越高,运动能力越强,运动自由度越高.综合式(5)~式(14),得到:
⎧ ⎡ S IAA ⎤
⎪ ⎢ 1− i ⎥
⎪ α N t [1 ( T + λ rx μ − ∑ T tx )] ⎛ ⎢ ⎞ ⎥
⎪ ⎪ tT i i ⎢ ∪ ⎜ S i w ⎟ ∑ ⎥
∈
∈
⎨ F = i iT ⎝⎣ ∈ wW ⎠ ⎦ + βδ i (15)
⎪ (u ∑ N i− 1 + v∑ N i+ 1 )
⎪ α β + = 1
⎪
⎪ += 1
uv
⎩
2.2.2 效用函数模型
传统观点认为:节点中心地位越高,在转发中所起的作用越大,越适合成为中继节点.而实际在资源均等的
情况下,节点中心度越高,流量越集中,往往会导致局部通信拥塞,反而不利于数据的传输.利用节点的运动特性
转发数据,应该将运动性放在首位考虑.同时,为了体现传输的特点,将数据转发优先级同步纳入效用函数参考
模型,定义效用函数满足:
U(m,s,i)=F i P γ (m,s,i) (16)
综合式(1)、式(2)、式(15)、式(16),有:
⎧ ⎧ ⎡ S IAA ⎤ ⎫
⎪ ⎪ ⎢ 1− i ⎥ ⎪
⎪ B maxG ⎪ α N t [1 ( T + λ rx μ − ∑ T tx )] ⎛ ⎢ ⎞ ⎥ ⎪
⎪ Um s m j γ j ⎪ ⎨ tT i i ⎢ ∪ ⎜ S i w ⎟ ∑ ⎥ ⎪ ⎬
∈
∈
(, , ) i =
∈
⎪ L iT ⎝⎣ ∈ wW ⎠ ⎦ + βδ
⎪
⎨ m ⎪ ⎪ (u∑ N i− 1 + v∑ N i+ 1 ) i ⎪ ⎪ (17)
⎪ ⎪ ⎪
⎪ ⎩ ⎭
⎪ α β + = 1
⎪
+=
⎪ ⎩ uv 1
效用函数能够综合反映节点的运动水平和数据优先级状况,表征传输的多重属性.剔除与数据直接相关的
变量,定义效用函数指标 UFI(utility function index)为
⎧ ⎡ S IAA ⎤ ⎫
⎪ α [1 ( T + λ rx μ − ∑ ⎢ 1− i ⎥ ⎪
UFI , si = maxG ⎨ j ⎪ tT N t i T i tx )] ∪ ⎛ ⎢ ⎜ S w ⎞ ⎟ ∑ ⎥ ⎪ ⎬ (18)
∈
j γ ⎢ i ⎥
∈
⎪ iT ⎝⎣ ∈ wW ⎠ ⎦ + βδ ⎪
∈
⎪ (u∑ + v∑ i ⎪
⎩ N i− 1 N i+ 1 ) ⎭
在传输高优先数据时,优先考虑数据的投递,通过节点的主动运动和洪泛传输来保障;在传输普通数据时,
优先考虑系统开销以及节点原有的任务调度,通过衡量节点链优先级以及节点的运动性来决定是否转发.通常
来说,节点链优先级越高,节点运动性越强,越适合成为转发节点.节点在相遇时,通过比较 UFI 值,使得数据从
UFI 值较低的一方向较高的一方传输,实现数据的转发.