本發(fā)明涉及無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體而言，涉及一種跨層路由實(shí)現(xiàn)方法和裝置。
背景技術(shù)：
：經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，在自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，由智能移動(dòng)設(shè)備構(gòu)成的無(wú)線自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)受能源約束的影響很大，加之，智能移動(dòng)設(shè)備上日益增長(zhǎng)的復(fù)雜應(yīng)用等都給設(shè)備帶來(lái)了越來(lái)越大的能量壓力。例如，在日常應(yīng)用中，人們通常在這些智能移動(dòng)設(shè)備上安裝各種應(yīng)用程序，而應(yīng)用程序的運(yùn)行對(duì)節(jié)點(diǎn)能量效率以及路由效率有較大影響，因此，在設(shè)計(jì)這類無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的路由算法時(shí)，如何綜合考慮節(jié)點(diǎn)的能耗和鏈路穩(wěn)定性成為本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究熱點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于能量感知的跨層路由實(shí)現(xiàn)方法和裝置，能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)中的能量使用效率和網(wǎng)絡(luò)性能。本發(fā)明較佳實(shí)施例提供一種跨層路由實(shí)現(xiàn)方法，應(yīng)用于基于智能移動(dòng)設(shè)備的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，所述無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)包括源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)和多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，所述方法包括：在所述目的節(jié)點(diǎn)接收到首個(gè)路由請(qǐng)求報(bào)文的預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，對(duì)由所述源節(jié)點(diǎn)以廣播形式發(fā)送且經(jīng)不同路徑到達(dá)該目的節(jié)點(diǎn)的路由請(qǐng)求報(bào)文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中，所述不同路徑由不同數(shù)量個(gè)中間節(jié)點(diǎn)構(gòu)成；所述路由請(qǐng)求報(bào)文包括節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值，所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值在每經(jīng)過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)時(shí)更新一次；根據(jù)統(tǒng)計(jì)到的多個(gè)路由請(qǐng)求報(bào)文中的各路由請(qǐng)求報(bào)文分別對(duì)應(yīng)的所述能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值，計(jì)算所述各路由請(qǐng)求報(bào)文對(duì)應(yīng)的路徑效用值；對(duì)各路由請(qǐng)求報(bào)文對(duì)應(yīng)的路徑效用值進(jìn)行比對(duì)、分析以得到最小路徑效用值；選取與所述最小路徑效用值對(duì)應(yīng)的路徑以使得所述目的節(jié)點(diǎn)通過(guò)該路徑發(fā)送路由應(yīng)答報(bào)文給所述源節(jié)點(diǎn)以完成路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。進(jìn)一步地，所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值通過(guò)以下步驟得到：對(duì)應(yīng)用層中的上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型進(jìn)行初始化；針對(duì)每個(gè)接收到所述路由請(qǐng)求報(bào)文的中間節(jié)點(diǎn)，通過(guò)應(yīng)用程序監(jiān)測(cè)模塊和上下文信息采樣模塊獲取應(yīng)用層中的應(yīng)用程序的上下文信息；根據(jù)所述應(yīng)用程序的上下文信息對(duì)所述上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型中的應(yīng)用程序信息進(jìn)行更新，其中，所述應(yīng)用程序信息包括程序類別、負(fù)載能耗和剩余能耗；根據(jù)更新后的所述上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型中的應(yīng)用程序信息計(jì)算所述中間節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值；根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值對(duì)路由表和所述路由請(qǐng)求報(bào)文中的節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值進(jìn)行更新，并使得所述中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述路由表中的路徑信息將更新后的所述路由請(qǐng)求報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至下一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步地，所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值通過(guò)以下公式得到：其中，表示路由路徑上第i個(gè)中間節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用程序的能量效用和節(jié)點(diǎn)剩余能量之和。進(jìn)一步地，所述對(duì)應(yīng)用層中的上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型進(jìn)行初始化的步驟，包括：在上下文知識(shí)庫(kù)中建立組件負(fù)載能耗表并通過(guò)運(yùn)行預(yù)定義任務(wù)的方式獲取各所述組件的工作負(fù)載能耗；通過(guò)所述工作負(fù)載能耗對(duì)系統(tǒng)能量模型進(jìn)行訓(xùn)練以得到各組件的負(fù)載能耗和剩余能耗的權(quán)重值，從而完成對(duì)所述上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型的初始化。進(jìn)一步地，所述鏈路穩(wěn)定性效用值通過(guò)以下步驟得到：針對(duì)每個(gè)接收到所述路由請(qǐng)求報(bào)文的中間節(jié)點(diǎn)，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層的鏈路穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與度量模塊獲取并分析接收到的無(wú)線信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，根據(jù)所述信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算所述中間節(jié)點(diǎn)的鏈路穩(wěn)定性效用值；根據(jù)所述鏈路穩(wěn)定性效用值對(duì)路由表和所述路由請(qǐng)求報(bào)文中的鏈路穩(wěn)定性效用值進(jìn)行更新，以使得所述中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述路由表中的路徑信息將更新后的所述路由請(qǐng)求報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至下一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步地，所述鏈路穩(wěn)定性效用值可以表示為其中，表示第i-1個(gè)中間節(jié)點(diǎn)到第i個(gè)中間節(jié)點(diǎn)之間的鏈路開(kāi)銷(xiāo)值。本發(fā)明較佳實(shí)施例還提供一種跨層路由實(shí)現(xiàn)裝置，應(yīng)用于基于智能移動(dòng)設(shè)備的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，所述無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)包括源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)和多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，所述裝置包括：統(tǒng)計(jì)模塊，用于在所述目的節(jié)點(diǎn)接收到首個(gè)路由請(qǐng)求報(bào)文的預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，對(duì)由所述源節(jié)點(diǎn)以廣播形式發(fā)送且經(jīng)不同路徑到達(dá)該目的節(jié)點(diǎn)的路由請(qǐng)求報(bào)文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中，所述不同路徑由不同數(shù)量個(gè)中間節(jié)點(diǎn)構(gòu)成；報(bào)文更新模塊，用于所述路由請(qǐng)求報(bào)文包括節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值，所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值在每經(jīng)過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)時(shí)更新一次；計(jì)算模塊，用于根據(jù)統(tǒng)計(jì)到的多個(gè)路由請(qǐng)求報(bào)文中的各路由請(qǐng)求報(bào)文分別對(duì)應(yīng)的所述能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值，計(jì)算所述各路由請(qǐng)求報(bào)文對(duì)應(yīng)的路徑效用值；比較模塊，用于對(duì)各路由請(qǐng)求報(bào)文對(duì)應(yīng)的路徑效用值進(jìn)行比對(duì)、分析以得到最小路徑效用值；選取模塊，用于選取與所述最小路徑效用值對(duì)應(yīng)的路徑以使得所述目的節(jié)點(diǎn)通過(guò)該路徑發(fā)送路由應(yīng)答報(bào)文給所述源節(jié)點(diǎn)以完成路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。進(jìn)一步地，所述報(bào)文更新模塊包括：初始化單元，用于對(duì)應(yīng)用層中的上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型進(jìn)行初始化；第一獲取單元，用于針對(duì)每個(gè)接收到所述路由請(qǐng)求報(bào)文的中間節(jié)點(diǎn)，通過(guò)應(yīng)用程序監(jiān)測(cè)模塊和上下文信息采樣模塊獲取應(yīng)用層中的應(yīng)用程序的上下文信息；信息更新單元，用于根據(jù)所述應(yīng)用程序的上下文信息對(duì)所述上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型中的應(yīng)用程序信息進(jìn)行更新，其中，所述應(yīng)用程序信息包括程序類別、負(fù)載能耗和剩余能耗；第一計(jì)算單元，用于根據(jù)更新后的所述上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型中的應(yīng)用程序信息計(jì)算所述中間節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值；第一路由更新單元，用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值對(duì)路由表和所述路由請(qǐng)求報(bào)文中的節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值進(jìn)行更新，并使得所述中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述路由表中的路徑信息將更新后的所述路由請(qǐng)求報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至下一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步地，所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值通過(guò)以下公式得到：其中，表示路由路徑上第i個(gè)中間節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用程序的能量效用和節(jié)點(diǎn)剩余能量之和。進(jìn)一步地，所述報(bào)文更新模塊還包括：第二獲取單元，用于針對(duì)接收到所述路由請(qǐng)求報(bào)文的中間節(jié)點(diǎn)，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層的鏈路穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與度量模塊獲取并分析接收到的無(wú)線信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，根據(jù)所述信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算所述中間節(jié)點(diǎn)的鏈路穩(wěn)定性效用值；第二路由更新單元，用于根據(jù)所述鏈路穩(wěn)定性效用值對(duì)所述路由表和所述路由請(qǐng)求報(bào)文中的鏈路穩(wěn)定性效用值進(jìn)行更新，以使得所述中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述路由表中的路徑信息將更新后的所述路由請(qǐng)求報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至下一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例提供的基于能量感知的跨層路由實(shí)現(xiàn)方法和裝置，通過(guò)綜合利用數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的上下文信息，提高了網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)能量的使用效率和生存時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了能量效率與網(wǎng)絡(luò)性能之間的平衡。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種應(yīng)用跨層路由實(shí)現(xiàn)裝置的應(yīng)用場(chǎng)景示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的路由體系結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的上下文自學(xué)習(xí)認(rèn)知模型示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的跨層路由實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的跨層路由實(shí)現(xiàn)方法的子流程示意圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的跨層路由實(shí)現(xiàn)方法的另一子流程示意圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的不同節(jié)點(diǎn)在不同運(yùn)行時(shí)間下的能量消耗仿真結(jié)果示意圖。圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的不同節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間的仿真結(jié)果示意圖。圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供跨層路由實(shí)現(xiàn)裝置的方框結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為圖9中所示的報(bào)文更新模塊的方框結(jié)構(gòu)示意圖。圖標(biāo)：100-跨層路由實(shí)現(xiàn)裝置；110-統(tǒng)計(jì)模塊；120-報(bào)文更新模塊；121-初始化單元；122-第一獲取單元；123-信息更新單元；124-第一計(jì)算單元；125-第一路由更新單元；126-第二獲取單元；127-第二路由更新單元；130-計(jì)算模塊；140-比較模塊；150-應(yīng)答模塊；200-存儲(chǔ)器；300-存儲(chǔ)控制器；400-處理器。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種跨層路由實(shí)現(xiàn)裝置100的應(yīng)用場(chǎng)景示意圖。所述應(yīng)用場(chǎng)景包括跨層路由實(shí)現(xiàn)裝置100、存儲(chǔ)器200、存儲(chǔ)控制器300以及處理器400。其中，所述存儲(chǔ)器200、存儲(chǔ)控制器300、處理器400各元件相互之間直接或間接地電性連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互。例如，這些元件之間通過(guò)一條或多條通訊總線或信號(hào)線實(shí)現(xiàn)電性連接。所述跨層路由實(shí)現(xiàn)裝置100包括至少一個(gè)可以軟件或固件的形式存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器200中的軟件功能模塊。所述處理器400在所述存儲(chǔ)控制器300的控制下訪問(wèn)所述存儲(chǔ)器200，以用于執(zhí)行所述存儲(chǔ)器200中存儲(chǔ)的可執(zhí)行模塊，例如所述跨層路由實(shí)現(xiàn)裝置100所包括的軟件功能模塊及計(jì)算機(jī)程序等。進(jìn)一步地，基于上述應(yīng)用場(chǎng)景，本實(shí)施例給出的的跨層路由實(shí)現(xiàn)方法應(yīng)用于基于能量感知的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，該無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)智能移動(dòng)設(shè)備構(gòu)成，其中，包括源節(jié)點(diǎn)、多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)。應(yīng)注意，所述源節(jié)點(diǎn)和所述目的節(jié)點(diǎn)可以為多個(gè)。具體地，如圖2所示，本實(shí)施例中所給出的跨層路由實(shí)現(xiàn)方法基于圖2中所示的路由體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。該體系結(jié)構(gòu)包括應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。其中，采用基于所述路由體系結(jié)構(gòu)的跨層設(shè)計(jì)理念，該跨層設(shè)計(jì)理念可以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)中各層之間的信息共享，從而有效提高該網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量和能量效率，例如，可綜合利用應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層的信息進(jìn)行路由設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)決策。鑒于此，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中各層之間的信息共享時(shí)，本實(shí)施例首先提出一種基于所述路由體系結(jié)構(gòu)的上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型(context-awareself-learningmodel，casm)。如圖3所示，該casm能動(dòng)態(tài)采集移動(dòng)操作系統(tǒng)中與應(yīng)用程序相關(guān)的上下文信息，并利用應(yīng)用感知能量模型對(duì)上下文信息進(jìn)行學(xué)習(xí)并優(yōu)化調(diào)整該能量模型的相關(guān)參數(shù)，從而動(dòng)態(tài)地預(yù)測(cè)移動(dòng)操作系統(tǒng)未來(lái)的能量消耗信息。應(yīng)理解，本實(shí)施例中提到的系統(tǒng)均指移動(dòng)操作系統(tǒng)。進(jìn)一步地，本實(shí)施例中，casm模型工作在應(yīng)用層，當(dāng)一個(gè)新的應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)，可通過(guò)應(yīng)用程序監(jiān)測(cè)模塊和上下文信息采樣模塊對(duì)應(yīng)用層中的應(yīng)用程序的上下文信息、程序類型等進(jìn)行信息采集和監(jiān)控。具體地，所述程序監(jiān)測(cè)模塊可以識(shí)別當(dāng)前應(yīng)用程序的類別。所述上下文信息采樣模塊從操作系統(tǒng)獲取所需要的上下文信息。其中，所述上下文信息包括屏幕的亮度、設(shè)備的額定功率值、電池電量，以及設(shè)備各組件的工作負(fù)載狀態(tài)。例如，中央處理器(cpu)、圖形處理器(gpu)、無(wú)線局域網(wǎng)接口(wlan)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)接口(cell)和顯示屏(mon)。應(yīng)用程序監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用程序并獲取相關(guān)信息，包括應(yīng)用程序的類型、持續(xù)時(shí)間等。實(shí)際實(shí)施時(shí)，所述上下文信息處理模塊周期性獲取應(yīng)用程序的上下文信息，并對(duì)對(duì)上述上下文信息進(jìn)行融合和推理，計(jì)算設(shè)備上與應(yīng)用程序相關(guān)的能量消耗的效用值，以為下一步的路由決策提供依據(jù)。除此之外，所述上下文信息處理模塊將經(jīng)過(guò)處理的上下文信息存儲(chǔ)在上下文知識(shí)庫(kù)中，上下文知識(shí)庫(kù)主要包含組件負(fù)載能耗表、應(yīng)用負(fù)載信息表、監(jiān)測(cè)和推理出的相關(guān)上下文信息。應(yīng)注意，所述上下文信息是指來(lái)自應(yīng)用層和數(shù)據(jù)鏈路層，并在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、融合。應(yīng)注意，上下文知識(shí)庫(kù)中的信息能反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，為本實(shí)施例給出的跨層路由設(shè)計(jì)提供相關(guān)的能量約束信息。一般情況下，在線監(jiān)測(cè)和能量建模對(duì)智能移動(dòng)設(shè)備正常使用的影響甚微。下面結(jié)合路由體系結(jié)構(gòu)和上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型對(duì)跨層設(shè)計(jì)理念進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。(1)應(yīng)用層能量效用計(jì)算應(yīng)用層使用應(yīng)用監(jiān)測(cè)、能耗監(jiān)測(cè)、剩余能量監(jiān)測(cè)三個(gè)組件來(lái)收集應(yīng)用與能耗相關(guān)的上下文信息，使用上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型處理收集到的上下文信息。應(yīng)用監(jiān)測(cè)組件持續(xù)監(jiān)測(cè)當(dāng)前運(yùn)行的應(yīng)用類型和硬件組件工作負(fù)載，剩余能量監(jiān)控組件監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)剩余能量的情況，而上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型包含一個(gè)維持應(yīng)用相關(guān)信息和對(duì)應(yīng)能量消耗的能量模型，它通過(guò)應(yīng)用監(jiān)測(cè)模型和剩余能量監(jiān)測(cè)模塊獲取應(yīng)用和能量相關(guān)的信息，然后將這些信息提供給能量模型來(lái)計(jì)算一個(gè)度量值(能量效用值)，這個(gè)度量值可以反映出應(yīng)用層能量效用的情況。最后，應(yīng)用層將這個(gè)度量值傳送給網(wǎng)絡(luò)層的路由信息處理模塊，為路由決策提供信息。(2)數(shù)據(jù)鏈路層穩(wěn)定性度量數(shù)據(jù)鏈路層部署的鏈路穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與度量模塊能夠分析接收到的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度，并利用相應(yīng)的效用函數(shù)計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度的效用值。在網(wǎng)絡(luò)路由的選擇中，節(jié)點(diǎn)接收到的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度也是路由實(shí)現(xiàn)方法中考慮的一個(gè)重要因素。因?yàn)椴环€(wěn)定的或者是較差的信息強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)收不到數(shù)據(jù)或者收到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，從而引起接收節(jié)點(diǎn)頻繁發(fā)出數(shù)據(jù)重傳請(qǐng)求，最終將會(huì)導(dǎo)致路由協(xié)議性能的下降。路徑上的開(kāi)銷(xiāo)不僅要考慮節(jié)點(diǎn)的能量開(kāi)銷(xiāo)，還要考慮鏈路信號(hào)強(qiáng)度的影響。鏈路開(kāi)銷(xiāo)主要考慮接收到的信號(hào)強(qiáng)度。假設(shè)鏈路是雙向?qū)ΨQ的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)使用固定的發(fā)射功率。節(jié)點(diǎn)發(fā)送功率pt與接收功率pr服從次方路徑損耗，如其中c為常數(shù)，d為發(fā)送節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)之間的歐拉距離，的值取決于節(jié)點(diǎn)所使用的無(wú)線傳播模型，例如，自由模型取值為2，雙線模型時(shí)取值為4。設(shè)λ為節(jié)點(diǎn)成功接收到數(shù)據(jù)包的最小信號(hào)強(qiáng)度值(閾值)，即只有當(dāng)接收到的信號(hào)強(qiáng)度pr大于或等于λ時(shí)，才能保證數(shù)據(jù)包的成功接收。進(jìn)一步地，鏈路穩(wěn)定性效用值clink是信號(hào)強(qiáng)度閾值(λ)與成功接收數(shù)據(jù)的信息強(qiáng)度(pr)的比值，其中，clink的范圍從0到1。這里假設(shè)所有智能移動(dòng)通信設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用固定的發(fā)射功率。從可以看出成功接收數(shù)據(jù)的信息強(qiáng)度pr的值越大，clink的值越小，鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸就越是穩(wěn)定可靠。數(shù)據(jù)鏈路層的鏈路穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與度量模塊根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)度信息，利用效用函數(shù)計(jì)算鏈路穩(wěn)定性效用值，然后將這個(gè)效用值發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)層的路由信息處理模塊，為路由決策提供信息。(3)網(wǎng)絡(luò)層路由信息處理網(wǎng)絡(luò)層的路由信息處理模塊包含上下文信息融合和路由信息處理，該模塊接收應(yīng)用層的能量約束信息和數(shù)據(jù)鏈路層鏈路穩(wěn)定性信息，并根據(jù)這些上下文信息進(jìn)行路由決策。路由信息處理模塊中設(shè)置有一個(gè)計(jì)時(shí)器來(lái)定時(shí)從應(yīng)用層獲取信息，每當(dāng)計(jì)時(shí)器超時(shí)，路由信息處理模塊從應(yīng)用層獲取能量效用cnode，從數(shù)據(jù)鏈路層獲取鏈路穩(wěn)定性效用值clink，然后，計(jì)時(shí)器重新開(kāi)始計(jì)時(shí)。路由信息處理模塊根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)信息計(jì)算當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的開(kāi)銷(xiāo)并更新路由表。當(dāng)計(jì)時(shí)器超時(shí)后，路由信息處理模塊還會(huì)檢查整個(gè)路由表并刪除超時(shí)路由。為了區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)報(bào)文和路由控制報(bào)文，所有進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)層的報(bào)文都要通過(guò)報(bào)文分類模塊進(jìn)行分類。報(bào)文分類模塊將數(shù)據(jù)報(bào)文交給數(shù)據(jù)報(bào)文處理模塊，而把路由控制報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給路由報(bào)文處理模塊。數(shù)據(jù)報(bào)文處理模塊提取每個(gè)數(shù)據(jù)包中的目的地址并在路由表中進(jìn)行查找，如果目的地址是當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的地址，則將數(shù)據(jù)傳給上層協(xié)議做本地進(jìn)一步的處理。否則，如果路由表中有相應(yīng)的目的地址的路由，則將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳。路由報(bào)文處理模塊將路由控制報(bào)文轉(zhuǎn)交給路由信息處理模塊，如果路由控制報(bào)文中包含了更新的路由信息，路由信息處理模塊將該信息加入路由表。在向鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由控制報(bào)文之前，路由信息處理模塊將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的能量約束加入控制報(bào)文的路由開(kāi)銷(xiāo)字段。綜上所述，可通過(guò)采用跨層設(shè)計(jì)的方法綜合利用應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層的信息進(jìn)行路由設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)決策，從而提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量和能量效率。進(jìn)一步地，請(qǐng)結(jié)合參閱圖4，為本實(shí)施例給出的跨層路由實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖，下面將對(duì)圖4所示的具體流程進(jìn)行詳細(xì)闡述。所應(yīng)說(shuō)明的是，本發(fā)明所述的跨層路由實(shí)現(xiàn)方法并不以圖4以及以下所述的具體順序?yàn)橄拗?。?yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所述的跨層路由實(shí)現(xiàn)方法的部分步驟的順序可以根據(jù)實(shí)際需要相互交換，或者其中的部分步驟也可以省略或刪除。步驟s110，在所述目的節(jié)點(diǎn)接收到首個(gè)路由請(qǐng)求報(bào)文的預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，對(duì)由所述源節(jié)點(diǎn)以廣播形式發(fā)送且經(jīng)不同路徑到達(dá)該目的節(jié)點(diǎn)的路由請(qǐng)求報(bào)文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中，所述不同路徑由不同數(shù)量個(gè)中間節(jié)點(diǎn)構(gòu)成在本實(shí)施例中，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，源節(jié)點(diǎn)向周?chē)泥従庸?jié)點(diǎn)(中間節(jié)點(diǎn))發(fā)送路由請(qǐng)求報(bào)文(rreq)，該路由請(qǐng)求報(bào)文的幀格式如表1所示，其中，本實(shí)施例中給出的路由請(qǐng)求報(bào)文的幀格式與現(xiàn)有技術(shù)中的aodv協(xié)議中的路由請(qǐng)求報(bào)文相比，添加了節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值enode和鏈路穩(wěn)定性效用值elink。應(yīng)注意，所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值enode和鏈路穩(wěn)定性效用值elink在該路由請(qǐng)求報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，根據(jù)所述上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型獲取的信息進(jìn)行不斷更新。本實(shí)施例中，所述源節(jié)點(diǎn)以廣播形式發(fā)送所述路由請(qǐng)求報(bào)文給所述目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，位于所述源節(jié)點(diǎn)附近的鄰居節(jié)點(diǎn)接收到該路由請(qǐng)求報(bào)文后，再次以廣播形式發(fā)送至各自的鄰居節(jié)點(diǎn)，從而多次重復(fù)，使得目的節(jié)點(diǎn)在不同時(shí)間點(diǎn)收到多個(gè)不同路徑上發(fā)送的路由請(qǐng)求報(bào)文，其中，不同的路徑均是由所述中間節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。應(yīng)注意，本實(shí)例中所述的鄰居節(jié)點(diǎn)為所述中間節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)。表1源節(jié)點(diǎn)序列號(hào)目的節(jié)點(diǎn)序列號(hào)廣播idenodeelink步驟s120，所述路由請(qǐng)求報(bào)文包括節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值，所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值在每經(jīng)過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)時(shí)更新一次。本實(shí)施例中，由于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)均是由智能移動(dòng)設(shè)備構(gòu)成，每個(gè)智能移動(dòng)設(shè)備中的硬件、軟件等均可能不同，進(jìn)而使得不同的路徑發(fā)送的路由請(qǐng)求報(bào)文中的節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值亦不同。假如某條路徑中的一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)接收到路由請(qǐng)求報(bào)文后，需要對(duì)所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值進(jìn)行更新，下面將分別對(duì)所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值的更新過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。首先，請(qǐng)參閱圖5，所述步驟s120中的節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值enode可通過(guò)以下步驟得到。步驟s1201，對(duì)應(yīng)用層中的上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型進(jìn)行初始化。步驟s1202，針對(duì)每個(gè)接收到所述路由請(qǐng)求報(bào)文的中間節(jié)點(diǎn)，通過(guò)應(yīng)用程序監(jiān)測(cè)模塊和上下文信息采樣模塊獲取應(yīng)用層中的應(yīng)用程序的上下文信息。步驟s1203，根據(jù)所述應(yīng)用程序的上下文信息對(duì)所述上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型中的應(yīng)用程序信息進(jìn)行更新，其中，所述應(yīng)用程序信息包括程序類別、負(fù)載能耗和剩余能耗。步驟s1204，根據(jù)更新后的所述上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型中的應(yīng)用程序信息計(jì)算所述中間節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值。步驟s1205，根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值對(duì)路由表和所述路由請(qǐng)求報(bào)文中的節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值進(jìn)行更新，并使得所述中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述路由表中的路徑信息將更新后的所述路由請(qǐng)求報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至下一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步地，請(qǐng)參閱圖6，所述步驟s120中的鏈路穩(wěn)定性效用值可通過(guò)以下步驟得到。步驟s1206，針對(duì)每個(gè)接收到所述路由請(qǐng)求報(bào)文的中間節(jié)點(diǎn)，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層的鏈路穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與度量模塊獲取并分析接收到的無(wú)線信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，根據(jù)所述信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算所述中間節(jié)點(diǎn)的鏈路穩(wěn)定性效用值。步驟s1207，根據(jù)所述鏈路穩(wěn)定性效用值對(duì)路由表和所述路由請(qǐng)求報(bào)文中的鏈路穩(wěn)定性效用值進(jìn)行更新，以使得所述中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述路由表中的路徑信息將更新后的所述路由請(qǐng)求報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至下一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)。具體地，為了能夠詳細(xì)解釋所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值的計(jì)算步驟，下面將從初始化階段、應(yīng)用程序監(jiān)測(cè)階段以及應(yīng)用層能量效用計(jì)算階段三個(gè)階段對(duì)所述上下文認(rèn)知的自學(xué)習(xí)模型進(jìn)行介紹。1、初始化階段由于智能移動(dòng)設(shè)備規(guī)格存在多樣性，致使相同的應(yīng)用程序在不同的智能移動(dòng)設(shè)備上可能產(chǎn)生不同的工作負(fù)載，即使是同樣的工作負(fù)載百分比，也可能在不同的移動(dòng)設(shè)備上產(chǎn)生不同的能量消耗。因而，在初始化階段需要建立組件負(fù)載信息表，使得casm模型能夠適應(yīng)于不同種類的移動(dòng)設(shè)備。具體地，在初始化階段，首先設(shè)計(jì)用于周期性的采樣系統(tǒng)使用情況的相關(guān)數(shù)據(jù)的能量模型，再通過(guò)采樣的數(shù)據(jù)對(duì)該能量模型進(jìn)行訓(xùn)練，最后根據(jù)移動(dòng)設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)計(jì)算出應(yīng)用相關(guān)的能量效用值。應(yīng)注意，為了減少所述能量模型產(chǎn)生的開(kāi)銷(xiāo)，該能量模型中存儲(chǔ)用戶應(yīng)用程序的功率特征信息以減少在系統(tǒng)中進(jìn)行的采樣頻率?？蛇x地，能量模型的訓(xùn)練可以在智能移動(dòng)設(shè)備充電時(shí)運(yùn)行，從而減少對(duì)移動(dòng)設(shè)備中電池的消耗。接著，運(yùn)行一組預(yù)定義的任務(wù)在中央處理器(cpu)、圖形處理器(gpu)、無(wú)線局域網(wǎng)接口(wlan)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)接口(cell)和顯示屏(mon)等組件上產(chǎn)生不同程度的工作負(fù)載，并監(jiān)測(cè)相應(yīng)組件的功率消耗。其中，能量模型在上下文知識(shí)庫(kù)中建立如表2所示的組件負(fù)載能耗表。該組件負(fù)載能耗表用于記錄各組件工作負(fù)載百分比與能量消耗速率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。表2組件負(fù)載能耗表例如，通過(guò)在中間節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行一組預(yù)定義的任務(wù)來(lái)獲取各組件的工作負(fù)載，設(shè)定的負(fù)載為5％、25％、50％、75％和100％，使用lcpu(x)、lgpu(x)、lwlan(x)、lcell(x)、lmon(x)分別表示cpu、gpu、wlan、cell、和mon等組件的工作負(fù)載是x％，preal(x)表示工作負(fù)載為x％時(shí)從系統(tǒng)采樣的功率值。其中，x＝5,25,50,75,100。如表2所示，系統(tǒng)的工作負(fù)載可以由組件的工作負(fù)載來(lái)表示，具體地，公式(2)給出了當(dāng)前系統(tǒng)的能量模型。該能量模型考慮了上述提到的所有主要硬件組件的負(fù)載與系統(tǒng)能耗的關(guān)系。其中，組件對(duì)應(yīng)的權(quán)重wcomp(i)用來(lái)平衡不同的組件對(duì)總體效用的影響。進(jìn)一步地，可通過(guò)訓(xùn)練能量模型得到權(quán)重因子wcomp(i)的值，模型訓(xùn)練的數(shù)據(jù)來(lái)自組件負(fù)載能耗表，該組件負(fù)載能耗表中存儲(chǔ)了各組件的真實(shí)工作負(fù)載與在系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)到的系統(tǒng)的功率值。其中，psys表示當(dāng)前系統(tǒng)的功率消耗，lcomp(i)表示第i個(gè)組件上的工作負(fù)載，c為多元線性回歸模型中的常量。應(yīng)注意，對(duì)所述能量模型進(jìn)行訓(xùn)練的目的是最小化能量模型輸出值的誤差。其中可通過(guò)比較能量模型計(jì)算的功率值pcal(由公式(1)計(jì)算得出)和從操作系統(tǒng)采樣的真實(shí)功率值preal獲得誤差值，具體如式(2)所示。然后利用誤差值調(diào)整權(quán)重值wcomp(i)，以達(dá)到優(yōu)化能量模型的目的，并提高模型預(yù)測(cè)的精度。在初始化階段完成對(duì)能量模型的設(shè)計(jì)和訓(xùn)練后，接著可在應(yīng)用程序監(jiān)測(cè)階段將工作負(fù)載作為能量模型的輸入，以使用該能量模型評(píng)估系統(tǒng)的能量約束。需要說(shuō)明的是，系統(tǒng)的功率消耗被建模成一個(gè)預(yù)測(cè)模型，可采用現(xiàn)有的回歸方法求解模型的參數(shù)。例如，向量回歸(svr)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(nn)等非線性方法，或者多元線性回歸(mlr)方法等。其中，線性方法的主要優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)，而非線性方法可能會(huì)獲得更高的精度。由于智能移動(dòng)設(shè)備資源受限和線性回歸的精度基本滿足該場(chǎng)景的需要。2、應(yīng)用程序監(jiān)測(cè)階段在監(jiān)測(cè)階段，首先需要構(gòu)建一個(gè)應(yīng)用負(fù)載信息表，當(dāng)存在新的應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)(表3未記錄的應(yīng)用)，casm模型記錄該應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)在各組件上額外產(chǎn)生的工作負(fù)載。當(dāng)應(yīng)用程序關(guān)閉時(shí)，casm模型計(jì)算該應(yīng)用程序在組件上產(chǎn)生的工作負(fù)載的平均值，并把這些應(yīng)用作為一條新的記錄存入應(yīng)用負(fù)載信息表。其中，表3描述了應(yīng)用負(fù)載信息表的基本結(jié)構(gòu)。表3應(yīng)用負(fù)載信息表從表3中可以看出，對(duì)于應(yīng)用程序j，lcpu(j)表示cpu的工作負(fù)載，lgpu(j)表示gpu的工作負(fù)載，lwlan(j)表示wlan的工作負(fù)載，lcell(j)表示cell的工作負(fù)載。應(yīng)注意，智能移動(dòng)設(shè)備的屏幕工作負(fù)載不記錄在這個(gè)表中，因?yàn)槠聊坏哪芎挠善淞炼葲Q定，而屏幕的亮度取決于環(huán)境的照度和用戶的喜好，因此需要單獨(dú)采集和存儲(chǔ)。進(jìn)一步地，上述由應(yīng)用程序產(chǎn)生的工作負(fù)載可通過(guò)向量進(jìn)行表示，具體如公式(3)所示，papp(j)為應(yīng)用程序j的功率特征。系統(tǒng)中應(yīng)用程序產(chǎn)生的總功耗值可以通過(guò)系統(tǒng)中每個(gè)應(yīng)用程序的功率消耗值之和表示。在計(jì)算能量約束時(shí)，公式(4)的計(jì)算結(jié)果作為能量模型的部分輸入，能量模型的輸出則是整個(gè)系統(tǒng)的功率值。本實(shí)施例中，上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型通過(guò)監(jiān)測(cè)和更新應(yīng)用相關(guān)的上下文信息提高其自適應(yīng)能力，使得應(yīng)用負(fù)載信息表能動(dòng)態(tài)反映當(dāng)前移動(dòng)設(shè)備的使用情況。當(dāng)應(yīng)用負(fù)載信息表存在記錄的應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)，能量模型考慮表3中的數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前的能量約束，運(yùn)行階段根據(jù)當(dāng)前移動(dòng)設(shè)備相關(guān)信息對(duì)應(yīng)用負(fù)載信息表采用增量更新的方式，casm對(duì)于表中存在的應(yīng)用，不定期的采樣這些應(yīng)用在各個(gè)組件的平均功率。例如，根據(jù)公式(5)更新一個(gè)應(yīng)用程序?qū)?yīng)的功率消耗papp(j)(updated)，新的功率消耗papp(j)(updated)由兩個(gè)因素組成，一個(gè)是從表中取得的老的功率消耗值papp(j)(old)，另一個(gè)是剛剛從系統(tǒng)測(cè)量到的新的papp(j)(new)。同時(shí)使用歸一化的權(quán)重值wold和wnew表示兩個(gè)值對(duì)最新工作負(fù)載的影響，其中，權(quán)重的取值由應(yīng)用程序的運(yùn)行持續(xù)時(shí)間決定。每當(dāng)一個(gè)應(yīng)用開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，利用公式(5)計(jì)算應(yīng)用j對(duì)應(yīng)的功率消耗和新采樣的負(fù)載值更新應(yīng)用負(fù)載信息表，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)過(guò)程。papp(j)(updated)＝wold·papp(j)(old)+wnew·papp(j)(new)(5)本實(shí)施例中，相比于定期的硬件級(jí)別的監(jiān)測(cè)，該上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型能夠識(shí)別應(yīng)用的類型，并結(jié)合功能特征和能量模型計(jì)算當(dāng)前應(yīng)用的能量約束，從而降低能量開(kāi)銷(xiāo)。應(yīng)注意，應(yīng)用負(fù)載信息表中的數(shù)據(jù)可以用于訓(xùn)練模型，因?yàn)樗鼊?dòng)態(tài)記錄移動(dòng)設(shè)備使用的變化情況。3、應(yīng)用層能量效用計(jì)算階段由于各個(gè)移動(dòng)設(shè)備屏幕的亮度與人們的個(gè)人喜好相關(guān)，在計(jì)算設(shè)備的功率消耗特征時(shí)，應(yīng)分別考慮應(yīng)用產(chǎn)生的功率消耗和屏幕產(chǎn)生的功率消耗，則公式(1)中表述的能量模型可以轉(zhuǎn)化為公式(7)進(jìn)行表示，具體如下。psys＝papp+wmon·lmon+c(7)其中，uapp描述了應(yīng)用程序?qū)?yīng)能量約束的效用函數(shù)，psys表示系統(tǒng)當(dāng)前功率消耗，prat表示設(shè)備的額定功率值。進(jìn)一步地，應(yīng)用層能量效用不僅考慮應(yīng)用程序的效用還應(yīng)考慮網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)內(nèi)的剩余能量情況，在公式(9)中，檢測(cè)時(shí)應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)能耗值用econs表示，節(jié)點(diǎn)總電量用etotal表示，ubat為節(jié)點(diǎn)剩余能量效用函數(shù)，它的取值范圍是0到1之間。應(yīng)用層能量效用cnode由節(jié)點(diǎn)中應(yīng)用的效用和節(jié)點(diǎn)中剩余能量的效用組成，如公式(11)所示。通過(guò)使用歸一化的權(quán)重wapp和wbat來(lái)協(xié)調(diào)上述兩個(gè)因素的貢獻(xiàn)。經(jīng)過(guò)上述自學(xué)習(xí)過(guò)程中，應(yīng)用層能量相關(guān)的上下文信息被學(xué)習(xí)和利用，在當(dāng)前設(shè)備中，該過(guò)程對(duì)每類應(yīng)用程序在每個(gè)硬件組件上產(chǎn)生的工作負(fù)載進(jìn)行監(jiān)測(cè)和采樣，然后將應(yīng)用相關(guān)的能量約束存儲(chǔ)在應(yīng)用負(fù)載信息表中。此外，每當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)，新的監(jiān)測(cè)值會(huì)被用于更新應(yīng)用負(fù)載信息表，體現(xiàn)了模型的自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力。通過(guò)使用這種方法，模型能夠處理移動(dòng)應(yīng)用市場(chǎng)上的大量應(yīng)用程序。因此，在實(shí)際實(shí)施時(shí)，假設(shè)從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)存在多條路徑，針對(duì)其中一條路徑，假設(shè)該路徑上的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的序號(hào)為k，下一跳節(jié)點(diǎn)的序號(hào)依次遞增，源節(jié)點(diǎn)的序號(hào)為1，目的節(jié)點(diǎn)的序號(hào)用n表示。那么，節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)enode的計(jì)算方法如公式(12)所示，鏈路穩(wěn)定性效用值elink的計(jì)算方法如公式(13)所示，再根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)enode和所述鏈路穩(wěn)定性效用值elink計(jì)算對(duì)應(yīng)的路徑效用值croute。其中，表示第i個(gè)中間節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用程序的能量效用和節(jié)點(diǎn)剩余能量之和，表示第i-1個(gè)中間節(jié)點(diǎn)到第i個(gè)中間節(jié)點(diǎn)之間的鏈路開(kāi)銷(xiāo)值。進(jìn)一步地，請(qǐng)?jiān)俅螀㈤唸D4，應(yīng)用層使用應(yīng)用監(jiān)測(cè)、能耗監(jiān)測(cè)、剩余能量監(jiān)測(cè)三個(gè)組件來(lái)收集應(yīng)用與能耗相關(guān)的上下文信息，使用上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型處理收集到的上下文信息。數(shù)據(jù)鏈路層部署的鏈路穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與度量模塊能夠分析接收到的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度，并利用相應(yīng)的效用函數(shù)計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度的效用值。網(wǎng)絡(luò)層的路由信息處理模塊包含上下文信息融合和路由信息處理，該模塊接收應(yīng)用層的能量約束信息和數(shù)據(jù)鏈路層鏈路穩(wěn)定性信息，并跨層共享各類上下文信息進(jìn)行路由決策。步驟s130，根據(jù)統(tǒng)計(jì)到的多個(gè)路由請(qǐng)求報(bào)文中的各路由請(qǐng)求報(bào)文分別對(duì)應(yīng)的所述能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值，計(jì)算所述各路由請(qǐng)求報(bào)文對(duì)應(yīng)的路徑效用值；本實(shí)施例中，針對(duì)所述目的節(jié)點(diǎn)接收到的多個(gè)路由請(qǐng)求報(bào)文中的某個(gè)路由請(qǐng)求報(bào)文，計(jì)算該路徑對(duì)應(yīng)的路徑效用值，具體地，所述路徑效用值的計(jì)算如式(14)所示。其中，wnode+wlink＝1，wnode和wlink分別代表節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值所占的權(quán)重值。應(yīng)注意，所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)enode和所述鏈路穩(wěn)定性效用值elink所述可根據(jù)公式(12)和(13)計(jì)算得到。步驟s140，對(duì)各路由請(qǐng)求報(bào)文對(duì)應(yīng)的路徑效用值進(jìn)行比對(duì)、分析以得到最小路徑效用值。本實(shí)施例中，針對(duì)所述目的節(jié)點(diǎn)在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)接收的多個(gè)路由請(qǐng)求報(bào)文，分別計(jì)算得到多個(gè)路徑效用值，需選取其中最小值，具體地，可根據(jù)公式(15)得到。步驟s140，選取與所述最小路徑效用值對(duì)應(yīng)的路徑以使得所述目的節(jié)點(diǎn)通過(guò)該路徑發(fā)送路由應(yīng)答報(bào)文給所述源節(jié)點(diǎn)以完成路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。本實(shí)施例中，根據(jù)上式(15)中得到最小路徑效用值，選取與該最小路徑效用值對(duì)應(yīng)的路徑作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑，以使得所述目的節(jié)點(diǎn)通過(guò)該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑發(fā)送路由應(yīng)答報(bào)文(rrep)給所述源節(jié)點(diǎn)完成路由的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。應(yīng)注意，如果中間節(jié)點(diǎn)的路由表中包含有到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由信息，那么中間節(jié)點(diǎn)直接返回路由應(yīng)答報(bào)文(rrep)，源節(jié)點(diǎn)收到該報(bào)文以完成路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。除此之外，基于上述的路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，本實(shí)施例還給出了路由維護(hù)過(guò)程，具體如下。具體地，無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)利用“hello”報(bào)文消息幀監(jiān)測(cè)活躍路徑上相鄰節(jié)點(diǎn)的鏈接狀況，如果在“hello”報(bào)文消息時(shí)間間隔內(nèi)，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)沒(méi)有收到鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的hello消息幀或其他任何消息，該節(jié)點(diǎn)就認(rèn)為它與該鄰居節(jié)點(diǎn)的鏈路已斷。如果一個(gè)路由表項(xiàng)的存在時(shí)間超過(guò)了閾值，并且在該時(shí)段沒(méi)有進(jìn)行更新，則該路由表項(xiàng)會(huì)被標(biāo)記為無(wú)效路由。如果節(jié)點(diǎn)收到源地址和目的地址相同的新的路由時(shí)，那么，比較路由表中存儲(chǔ)路由和新路由的序列號(hào)，選擇序列號(hào)大的為有效路由。當(dāng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，路由表中的已有路由可能會(huì)失效。根據(jù)不同的節(jié)點(diǎn)類型，本實(shí)施例采取不同的路由維護(hù)的策略。(1)如果路由失效是因源節(jié)點(diǎn)移動(dòng)所導(dǎo)致，那么此時(shí)只能由源節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中再一次發(fā)起路由請(qǐng)求報(bào)文。(2)如果路由失效是因?yàn)槟康墓?jié)點(diǎn)或者中間節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)所導(dǎo)致，則檢測(cè)到路由斷裂的節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)送報(bào)文給其上游節(jié)點(diǎn)，告知其目的節(jié)點(diǎn)不可達(dá)。這樣，檢測(cè)到路由斷裂的節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)之間的所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)收到報(bào)文而及時(shí)更新本地的路由信息。進(jìn)一步地，本實(shí)施例還利用ns2網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，在同樣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，對(duì)比分析了caer算法、aodv算法、laer算法和e2算法的能量效率和性能。其中，為了充分分析路由算法的能量效率，網(wǎng)絡(luò)中的150個(gè)節(jié)點(diǎn)被分為三種類型，根據(jù)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的應(yīng)用程序分為a類節(jié)點(diǎn)50個(gè)(空閑節(jié)點(diǎn))，b類節(jié)點(diǎn)50個(gè)(游戲節(jié)點(diǎn))，c類節(jié)點(diǎn)50個(gè)(視頻流節(jié)點(diǎn))。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，隨機(jī)選擇4對(duì)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，傳輸速率的比特率分別為150kbps、200kbps、250kbps、300kbps和350kbps。仿真實(shí)驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間設(shè)為120秒，每種實(shí)驗(yàn)運(yùn)行30次。a、b、c三類節(jié)點(diǎn)的功率分別為150毫瓦、350毫瓦和550毫瓦。wifi接入的功率為400毫瓦，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量初始值為100焦耳。在計(jì)算公式(11)時(shí)，wapp和wbat權(quán)值分別設(shè)為0.4、0.6，體現(xiàn)了應(yīng)用能效與剩余能量對(duì)總效用的實(shí)際影響。(1)不同運(yùn)行時(shí)間下的能量消耗請(qǐng)參閱圖7中的圖(a)、圖(b)和圖(c)，分別為a、b、c三種類型節(jié)點(diǎn)的平均能耗情況，可以看出，本實(shí)施例提出的caer路由在不同程度上為三類節(jié)點(diǎn)能耗較低。其中，對(duì)于a類節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，caer算法的節(jié)能效果最明顯，因?yàn)閍類節(jié)點(diǎn)處于空閑狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)剩余能量多，為跨層信息共享的路由機(jī)制提供了更多的節(jié)能空間。以aodv協(xié)議為基準(zhǔn)進(jìn)行比較，采用caer方案可以為a類節(jié)點(diǎn)節(jié)約18％的能量，為b類節(jié)點(diǎn)節(jié)約12％的能量，為c類節(jié)點(diǎn)節(jié)約7％的能量。(2)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間仿真請(qǐng)參閱圖8，為在不同數(shù)據(jù)傳輸率下使用不同路由實(shí)現(xiàn)方法的網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，可以看出，隨著網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳業(yè)務(wù)的增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不斷增大，能量消耗也在逐漸加大，與此同時(shí)，隨著傳輸速率的增加，網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間逐漸縮短。因?yàn)閍odv算法沒(méi)有考慮能量消耗等因素，其在生存時(shí)間上的表現(xiàn)最差，考慮了能量信息的其它三種路由算法能不同程度的提高網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。以aodv為基準(zhǔn)，caer算法平均提高網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間大約20％，而laer和e2分別提高了大約12％和15％。進(jìn)一步地，如圖9所示，為本實(shí)施例提供的跨層路由實(shí)現(xiàn)裝置100的方框結(jié)構(gòu)示意圖，其中，所述跨層路由實(shí)現(xiàn)裝置100包括統(tǒng)計(jì)模塊110、報(bào)文更新模塊120、計(jì)算模塊130、比較模塊140和應(yīng)答模塊150。所述統(tǒng)計(jì)模塊110，用于在所述目的節(jié)點(diǎn)接收到首個(gè)路由請(qǐng)求報(bào)文的預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，對(duì)由所述源節(jié)點(diǎn)以廣播形式發(fā)送且經(jīng)不同路徑到達(dá)該目的節(jié)點(diǎn)的路由請(qǐng)求報(bào)文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中，所述不同路徑由不同數(shù)量個(gè)中間節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。本實(shí)施例中，圖4中的步驟s110由所述統(tǒng)計(jì)模塊110執(zhí)行，具體過(guò)程請(qǐng)參考步驟s110，在此不再贅述。所述報(bào)文更新模塊120，用于所述路由請(qǐng)求報(bào)文包括節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值，所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值在每經(jīng)過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)時(shí)更新一次。本實(shí)施例中，圖4中的步驟s120由所述報(bào)文更新模塊120執(zhí)行，具體過(guò)程請(qǐng)參考步驟s120，在此不再贅述?？蛇x地，實(shí)際實(shí)施時(shí)，如圖10所示，所述報(bào)文更新模塊120包括初始化單元121、第一獲取單元122、信息更新單元123、第一計(jì)算單元124、第一路由更新單元125、第二獲取單元126和第二路由更新單元127。所述初始化單元121，用于對(duì)應(yīng)用層中的上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型進(jìn)行初始化。本實(shí)施例中，圖5中的步驟s1201由所述初始化單元121執(zhí)行，具體過(guò)程請(qǐng)參考步驟s1201，在此不再贅述。所述第一獲取單元122，用于針對(duì)每個(gè)接收到所述路由請(qǐng)求報(bào)文的中間節(jié)點(diǎn)，通過(guò)應(yīng)用程序監(jiān)測(cè)模塊和上下文信息采樣模塊獲取應(yīng)用層中的應(yīng)用程序的上下文信息。本實(shí)施例中，圖5中的步驟s1202由所述第一獲取單元122執(zhí)行，具體過(guò)程請(qǐng)參考步驟s1202，在此不再贅述。所述信息更新單元123，用于根據(jù)所述應(yīng)用程序的上下文信息對(duì)所述上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型中的應(yīng)用程序信息進(jìn)行更新，其中，所述應(yīng)用程序信息包括程序類別、負(fù)載能耗和剩余能耗。本實(shí)施例中，圖5中的步驟s1203由所述信息更新單元123執(zhí)行，具體過(guò)程請(qǐng)參考步驟s1203，在此不再贅述。所述第一計(jì)算單元124，用于根據(jù)更新后的所述上下文認(rèn)知自學(xué)習(xí)模型中的應(yīng)用程序信息計(jì)算所述中間節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值。本實(shí)施例中，圖5中的步驟s1204由所述第一計(jì)算單元124執(zhí)行，具體過(guò)程請(qǐng)參考步驟s1204，在此不再贅述。所述第一路由更新單元125，用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值對(duì)路由表和所述路由請(qǐng)求報(bào)文中的節(jié)點(diǎn)能量開(kāi)銷(xiāo)值進(jìn)行更新，并使得所述中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述路由表中的路徑信息將更新后的所述路由請(qǐng)求報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至下一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)。本實(shí)施例中，圖5中的步驟s1205由所述第一路由更新單元125執(zhí)行，具體過(guò)程請(qǐng)參考步驟s1205，在此不再贅述。所述第二獲取單元126，用于針對(duì)接收到所述路由請(qǐng)求報(bào)文的中間節(jié)點(diǎn)，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層的鏈路穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與度量模塊獲取并分析接收到的無(wú)線信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，根據(jù)所述信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算所述中間節(jié)點(diǎn)的鏈路穩(wěn)定性效用值。本實(shí)施例中，圖6中的步驟s1206由所述第二獲取單元126執(zhí)行，具體過(guò)程請(qǐng)參考步驟s1206，在此不再贅述。所述第二路由更新單元127，用于根據(jù)所述鏈路穩(wěn)定性效用值對(duì)所述路由表和所述路由請(qǐng)求報(bào)文中的鏈路穩(wěn)定性效用值進(jìn)行更新，以使得所述中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述路由表中的路徑信息將更新后的所述路由請(qǐng)求報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)至下一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)。本實(shí)施例中，圖7中的步驟s1207由所述第二路由更新單元127執(zhí)行，具體過(guò)程請(qǐng)參考步驟s1207，在此不再贅述。所述計(jì)算模塊130，用于根據(jù)統(tǒng)計(jì)到的多個(gè)路由請(qǐng)求報(bào)文中的各路由請(qǐng)求報(bào)文分別對(duì)應(yīng)的所述能量開(kāi)銷(xiāo)值和鏈路穩(wěn)定性效用值，計(jì)算所述各路由請(qǐng)求報(bào)文對(duì)應(yīng)的路徑效用值。本實(shí)施例中，圖4中的步驟s130由所述計(jì)算模塊130執(zhí)行，具體過(guò)程請(qǐng)參考步驟s130，在此不再贅述。所述比較模塊140，用于對(duì)各路由請(qǐng)求報(bào)文對(duì)應(yīng)的路徑效用值進(jìn)行比對(duì)、分析以得到最小路徑效用值。本實(shí)施例中，圖4中的步驟s140由所述比較模塊140執(zhí)行，具體過(guò)程請(qǐng)參考步驟s140，在此不再贅述。所述應(yīng)答模塊150，用于選取與所述最小路徑效用值對(duì)應(yīng)的路徑以使得所述目的節(jié)點(diǎn)通過(guò)該路徑發(fā)送路由應(yīng)答報(bào)文給所述源節(jié)點(diǎn)以完成路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。本實(shí)施例中，圖4中的步驟s150由所述應(yīng)答模塊150執(zhí)行，具體過(guò)程請(qǐng)參考步驟s150，在此不再贅述。綜上所述，本發(fā)明提供的跨層路由實(shí)現(xiàn)方法和裝置，采用跨層設(shè)計(jì)的思想綜合利用數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的上下文信息，有效提高了網(wǎng)絡(luò)能量的使用效率和生存時(shí)間，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了能量效率與網(wǎng)絡(luò)性能之間的平衡。在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。在本發(fā)明實(shí)施例所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過(guò)其他方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置和方法實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)實(shí)施例的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可能實(shí)現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點(diǎn)上，流程圖或框圖中的每個(gè)方框可以代表一個(gè)模塊、程序段或代碼的一部分。所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個(gè)或預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)用于實(shí)現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實(shí)現(xiàn)方式中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個(gè)連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時(shí)也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個(gè)方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動(dòng)作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計(jì)算機(jī)指令的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12