智能電表網(wǎng)狀網(wǎng)中的機(jī)會(huì)路由

張華峰，黨 倩，崔 亮，曾瑋妮

（1.國網(wǎng)甘肅省電力公司 科技信通部，甘肅 蘭州730000；2.國網(wǎng)甘肅省電力公司信息通信公司，甘肅 蘭州730050；3.中國人民銀行蘭州中心支行，甘肅 蘭州730000；4.中國船舶重工集團(tuán)公司第716研究所，江蘇 連云港222006）

0 引 言

智能電網(wǎng)［1］中不僅存在電流網(wǎng)絡(luò)，還存在著信息流的網(wǎng)絡(luò)，用于上傳采集的用電量數(shù)據(jù)和下達(dá)控制命令等。智能電網(wǎng)為采集數(shù)據(jù)，在控制中心和智能電表 （automated metering infrastructure，AMI）之間需要進(jìn)行頻繁的控制命令和數(shù)據(jù)交互。為了傳輸信息，智能電網(wǎng)可選擇3種不同網(wǎng)絡(luò)通信類型進(jìn)行組網(wǎng)［2］：低功耗電力線通信 （power line communication，PLC）、有線網(wǎng)絡(luò) （光纖、銅纜等）和無線網(wǎng)絡(luò)。有線網(wǎng)絡(luò)部署成本高，電力線不一定能覆蓋大規(guī)模用戶，無線網(wǎng)絡(luò)部署方便，因此本文主要考慮多跳無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式。在多跳無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式下，智能電表之間通過無線互聯(lián)，并且能為別的智能電表轉(zhuǎn)發(fā)信息，構(gòu)成一個(gè)智能電表網(wǎng)狀網(wǎng) （AMI mesh network）［3］。

無線傳輸面臨信號(hào)衰減，噪音，路徑損耗問題，導(dǎo)致鏈路高丟失率。為了解決鏈路高丟失率問題，提升吞吐量和可靠性，機(jī)會(huì)路由［4］被用在智能電網(wǎng)的傳輸上［5－8］。機(jī)會(huì)路由是無線多跳網(wǎng)絡(luò)中有效提升傳輸可靠性的新興路由方式，智能電表網(wǎng)狀網(wǎng)是一個(gè)典型的無線多跳網(wǎng)絡(luò)，而且智能電表一旦安裝位置不再發(fā)生變化、網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涔潭ú蛔?，很符合機(jī)會(huì)路由要求的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

Yoon等［5］則在電力線網(wǎng)絡(luò)中使用機(jī)會(huì)路由；Gormus等［6－8］在智能電表網(wǎng)狀網(wǎng)中給低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議引入機(jī)會(huì)通信概念，提出機(jī)會(huì)低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。他們都是采用鏈路信號(hào)強(qiáng)度、期望任意傳輸次數(shù)來選擇候選節(jié)點(diǎn)集，沒有最優(yōu)化地選擇候選節(jié)點(diǎn)，無法有效發(fā)揮機(jī)會(huì)路由特性，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)性能，盡快完成采集數(shù)據(jù)的傳輸。

為了解決上述問題，我們根據(jù)智能電網(wǎng)匯聚收集數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，提出盡快完成采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)會(huì)路由問題 （opportunistic routing in smart grid，ORSG），將機(jī)會(huì)路由候選節(jié)點(diǎn)選擇問題建模，求解得到最優(yōu)的候選節(jié)點(diǎn)集。仿真結(jié)果表明，與基于期望傳輸次數(shù) （expected transmission number，ETX）［9］、期望任意傳輸次數(shù) （expected anycast transmission，EAX）［10］的機(jī)會(huì)路由和多并發(fā)流的機(jī)會(huì)路由協(xié)議（opportunistic routing for multi－flow，ORMf）［11］相 比，我們的方法在最小流的完成時(shí)間降低39%、30%和400%，匯聚延時(shí)降低21%、12%和36%，匯聚吞吐量比ETX、EAX 高24%和29%，低于ORMf。

1 機(jī)會(huì)路由原理和相關(guān)工作

1.1 機(jī)會(huì)路由原理

機(jī)會(huì)路由是一種新的路由方法，它充分利用不可靠的無線鏈路和無線媒介的廣播特性，來提升傳輸?shù)目煽啃院屯掏铝?。利用圖1中的例子來闡述它的主要思想。圖1是一個(gè)4個(gè)節(jié)點(diǎn)的多跳無線網(wǎng)絡(luò)，鏈路的包投遞率 （packet delivery ratio，PDR），即數(shù)據(jù)包通過此鏈路正確接收的概率，標(biāo)記在邊上。如節(jié)點(diǎn)0 到節(jié)點(diǎn)1 的包投遞率為90%，節(jié)點(diǎn)0到節(jié)點(diǎn)2的包投遞率為40%。統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間范圍內(nèi)，目的節(jié)點(diǎn)正確接收數(shù)據(jù)包數(shù)量和發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所有數(shù)據(jù)包數(shù)量可以計(jì)算得到PDR。其它參數(shù)一致情況下，距離越遠(yuǎn)鏈路包投遞率越低。目前，節(jié)點(diǎn)0需要發(fā)送數(shù)據(jù)給節(jié)點(diǎn)3。

圖1 機(jī)會(huì)路由基本原理

如果使用傳統(tǒng)路由 （traditional routing，TR）可以有多種不同路徑的可選擇。例如一跳路徑，節(jié)點(diǎn)0直接發(fā)送到節(jié)點(diǎn)3，如果鏈路發(fā)生丟包需要為每個(gè)包發(fā)送多次；或者三跳路徑，節(jié)點(diǎn)0 經(jīng)過節(jié)點(diǎn)1 和2 發(fā)送到節(jié)點(diǎn)3，因?yàn)槎嗵?，每個(gè)包也需要傳輸多次。

選擇一跳路徑時(shí)，節(jié)點(diǎn)0直接發(fā)送給節(jié)點(diǎn)3，節(jié)點(diǎn)3可能沒有正確收到。因?yàn)闊o線廣播媒介的特性，節(jié)點(diǎn)1、2有可能正確偷聽 （overhear）到數(shù)據(jù)包，而且節(jié)點(diǎn)1、2 和3是否正確收到數(shù)據(jù)包是相互獨(dú)立的，即多用戶分集特性。由正確偷聽到數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)1或節(jié)點(diǎn)2重發(fā)數(shù)據(jù)包給節(jié)點(diǎn)3，要比節(jié)點(diǎn)0重發(fā)更好。

選擇三跳路徑時(shí)，節(jié)點(diǎn)2甚至節(jié)點(diǎn)3可能正確偷聽到節(jié)點(diǎn)0給節(jié)點(diǎn)1發(fā)送的部分?jǐn)?shù)據(jù)包，如果節(jié)點(diǎn)1再轉(zhuǎn)發(fā)這些數(shù)據(jù)包給它們就造成了冗余，導(dǎo)致信道資源的浪費(fèi)。

機(jī)會(huì)路由的主要思想是：不預(yù)先設(shè)定一個(gè)固定的下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，而是設(shè)定多個(gè)候選節(jié)點(diǎn)或候選轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)（candidate forwarder）。在發(fā)送數(shù)據(jù)包后，根據(jù)候選節(jié)點(diǎn)的實(shí)際接收數(shù)據(jù)包情況，在所有正確接收的候選節(jié)點(diǎn)中選擇距離目的節(jié)點(diǎn)最近的候選節(jié)點(diǎn)作為真正的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。本例中節(jié)點(diǎn)3、2和1都是節(jié)點(diǎn)0的候選節(jié)點(diǎn)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)0發(fā)送某個(gè)數(shù)據(jù)包后，節(jié)點(diǎn)2 和1 正確接收但節(jié)點(diǎn)3 未正確接收，距離目的節(jié)點(diǎn)最近的節(jié)點(diǎn)2成為這個(gè)數(shù)據(jù)包真正的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)0發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包后，節(jié)點(diǎn)3和1都正確接收，節(jié)點(diǎn)3就是目的節(jié)點(diǎn)本身就不需要再轉(zhuǎn)發(fā)。它發(fā)掘多用戶間的差異性，充分利用傳輸?shù)臋C(jī)會(huì)，以達(dá)到減少傳輸次數(shù)提高吞吐量的目的。

1.2 相關(guān)工作

Yoon等［5］在電力線網(wǎng)絡(luò)中使用機(jī)會(huì)路由。Gormus等［6－8］在智能電表網(wǎng)狀網(wǎng)中給低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議（routing protocol for low power and lossy networks，RPL）引入機(jī)會(huì)通信概念提出機(jī)會(huì)低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議 （opportunistic RPL，ORPL）協(xié)議。RPL通過構(gòu)建以匯聚節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的樹結(jié)構(gòu)，來為每個(gè)節(jié)點(diǎn)確定傳輸路徑。每個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)上傳數(shù)據(jù)。而ORPL 為每個(gè)節(jié)點(diǎn)選擇一個(gè)默認(rèn)父節(jié)點(diǎn)后，再選擇備份的一個(gè)到3個(gè)父節(jié)點(diǎn)作為候選節(jié)點(diǎn)。當(dāng)默認(rèn)父節(jié)點(diǎn)沒有正確收到數(shù)據(jù)包后，由候選節(jié)點(diǎn)中離根節(jié)點(diǎn)最近的節(jié)點(diǎn)來轉(zhuǎn)發(fā)。但他們都是采用鏈路信號(hào)強(qiáng)度、期望任意傳輸次數(shù)來選擇候選節(jié)點(diǎn)集，沒有最優(yōu)化地選擇候選節(jié)點(diǎn)，無法有效發(fā)揮機(jī)會(huì)路由特性，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)性能，盡快完成采集數(shù)據(jù)的傳輸。

He等［11］在多并發(fā)流的無線網(wǎng)絡(luò)場景下，分析了機(jī)會(huì)路由的最優(yōu)候選節(jié)點(diǎn)選擇和轉(zhuǎn)發(fā)速率分配問題 （opportunistic routing for multi－flow，ORMf），但 是 他 們 考 慮 的 并發(fā)流是多對(duì)多的流量模型，不是智能電網(wǎng)中多對(duì)一的匯聚流量模型。而且他們的優(yōu)化目標(biāo)是保障數(shù)據(jù)流之間的公平性同時(shí)最大化所有流的吞吐量，不一定能較快完成收集數(shù)據(jù)的傳輸。因此我們提出以盡快完成收集數(shù)據(jù)的傳輸為目標(biāo)的最優(yōu)候選節(jié)點(diǎn)選擇問題。

2 系統(tǒng)模型

智能電網(wǎng)通過無線多跳網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集，即智能電表網(wǎng)狀網(wǎng)如圖2 所示。假設(shè)BS 節(jié)點(diǎn)是信息匯聚目的節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù)。BS節(jié)點(diǎn)知道在線的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)安裝智能電表負(fù)責(zé)測量用電量數(shù)據(jù)，并且為與它們互聯(lián)的別的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息。假設(shè)所有的終端節(jié)點(diǎn)又相同的處理和存儲(chǔ)能力。BS和節(jié)點(diǎn)之間的無線鏈路具有噪聲并信號(hào)衰減，這樣數(shù)據(jù)包傳輸過程中可能會(huì)丟失。智能電表以固定頻率 （如15分鐘）向BS上傳數(shù)據(jù)。

圖2 智能電表網(wǎng)狀網(wǎng)

智能電表網(wǎng)狀網(wǎng)可描述成一個(gè)無向圖G＝ （V，E），包含N 個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中V 為N 個(gè)節(jié)點(diǎn)集，E為表示節(jié)點(diǎn)間鏈路的矩陣。只有當(dāng)兩節(jié)點(diǎn)間的鏈路包投遞率大于某閾值才認(rèn)為它們之間的直接鏈路存在，互為鄰居。也就是說對(duì)于任何一條鏈路l（u，v）∈E 都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的鏈路包投遞率p（u，v），表示在無干擾情況下鏈路正確接收數(shù)據(jù)包成功率，這個(gè)值可以通過傳播模型計(jì)算獲得。假設(shè)任意節(jié)點(diǎn)的鏈路包投遞率都是獨(dú)立的。定義節(jié)點(diǎn)u 的一跳的鄰居R（u）為p（u，v）≥P0的節(jié)點(diǎn)集合，其中P0＜＜1。對(duì)于剩下的任何不屬于R（u）的節(jié)點(diǎn)v，鏈路包投遞率為0，即p（u，v）＝0。

在智能電表網(wǎng)狀網(wǎng)中，存在N－1 條流，除了BS 節(jié)點(diǎn)，別的節(jié)點(diǎn)都是發(fā)送節(jié)點(diǎn)。源節(jié)點(diǎn)集為 ｛sk，k＝1..N－1｝，目的節(jié)點(diǎn)集為 ｛dk＝BS，k＝1..N－1｝。每條流的發(fā)送量是相同的。要解決的問題是為這N－1條流尋找機(jī)會(huì)路由的路徑和每個(gè)候選節(jié)點(diǎn)為每條流的最優(yōu)轉(zhuǎn)發(fā)速率，以盡快完成收集數(shù)據(jù)的傳輸。

3 問題描述

我們對(duì)問題進(jìn)行形式化描述，先定義參數(shù)，然后依據(jù)文獻(xiàn) ［11］給出機(jī)會(huì)路由約束，提出優(yōu)化目標(biāo)和形式化表述。假設(shè)每條流需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量相同，為Len Kbtye。定義兩個(gè)二進(jìn)制參數(shù)αkuv和βku 來表示對(duì)候選節(jié)點(diǎn)和鏈路的選擇。表示節(jié)點(diǎn)u是否作為流k的候選轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。如式 （1）所示，節(jié)點(diǎn)u作為流k的候選轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，則β為1；否則為0

只有當(dāng)節(jié)點(diǎn)u 和節(jié)點(diǎn)v 同時(shí)作為流k 的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，且節(jié)點(diǎn)u和v 互為鄰居時(shí)，節(jié)點(diǎn)u和v 間的鏈路才會(huì)被流k 所使用，如式 （3）所示

其中，BHuv表示節(jié)點(diǎn)u 和v 的鄰居關(guān)系，互為鄰居時(shí)BHuv值為1；否則為0。

3.1 機(jī)會(huì)路由相關(guān)約束

與機(jī)會(huì)路由相關(guān)的約束有3個(gè)：流守恒約束、MAC 層廣播速率約束和編碼約束，下面分別說明。

3.1.1 流守恒約束

流守恒約束指每一條流的中間節(jié)點(diǎn)流出的流速率等于流入的流速率，是網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須滿足的。而源節(jié)點(diǎn)流出的流速率是該流的吞吐量，目的節(jié)點(diǎn)流入的流速率是該流的吞吐量，方向相反

鏈路 （u，v）上的流速率，λk，sk，dk分別表示第k 條流的吞吐量、源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)。

進(jìn)一步，只有當(dāng)鏈路參與流的傳輸，鏈路上的流速率才不為0；否則，鏈路的流速率一定為0。這一約束可用式（5）表達(dá)

3.1.2 MAC層廣播速率約束

MAC層協(xié)議決定了節(jié)點(diǎn)占有信道資源的時(shí)間和廣播速率。假設(shè)采用無競爭的基于時(shí)槽的MAC 廣播。定義參數(shù)（u）表示節(jié)點(diǎn)u在第t 個(gè)時(shí)槽是否為第k 條流傳輸數(shù)據(jù)，1表示傳輸，0表示不傳輸。當(dāng)節(jié)點(diǎn)u 未參與第k 條流，即為0時(shí)，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)u 不會(huì)在任何時(shí)槽為第k 條流傳輸數(shù)據(jù)，所以（u）一定為0。

為了不相互干擾，任何時(shí)刻節(jié)點(diǎn)u 的傳輸范圍內(nèi)只允許出現(xiàn)一個(gè)接收者，包括它自己，見式 （6）。因?yàn)樵垂?jié)點(diǎn)不用接收來自任何節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，所以需要排除源節(jié)點(diǎn)

其中，R（u）為節(jié)點(diǎn)u 的一跳的鄰居?？紤]如果存在T 個(gè)調(diào)度時(shí)槽，根據(jù)式 （6）可以得到

其中，C 為MAC 層的容量是一個(gè)節(jié)點(diǎn)無干擾時(shí)的最大MAC層廣播速率。節(jié)點(diǎn)的平均廣播速率為bk（u）＝，那么式 （7）就可以寫成

3.1.3 編碼約束

考慮采用帶編碼的機(jī)會(huì)路由，節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)速率受對(duì)應(yīng)鏈路的鏈路質(zhì)量約束。所以鏈路的流速率必需小于發(fā)送節(jié)點(diǎn)的平均廣播速率和鏈路包投遞率之積，即滿足式 （10）中的約束

其中，p（u，v）是鏈路（u，v）的包投遞率。這一約束不是很嚴(yán)格，但也能近似描述一個(gè)實(shí)際無線網(wǎng)狀網(wǎng)的行為。雖然還存在更精確的約束模型，但是指數(shù)性的將導(dǎo)致問題難于求解。

3.2 問題形式化描述

其中，決策參數(shù)包括r，b。

選擇候選節(jié)點(diǎn)集通過求解式 （11）來決定，求解得到r和b 的值后，再通過式 （5）和式 （9）即可確定α，β。α，β只由r 和b 的取值決定，得到α，β也就得到每個(gè)流對(duì)候選節(jié)點(diǎn)和鏈路的選擇。總結(jié)來說，節(jié)點(diǎn)是通過發(fā)送速率來決定自己是否參與到流中，是否成為流的候選節(jié)點(diǎn)為流轉(zhuǎn)發(fā)。通過發(fā)送速率分配來實(shí)現(xiàn)候選節(jié)點(diǎn)的選擇。

問題 （11）可以通過內(nèi)點(diǎn)法、單純型法求解。由于BS節(jié)點(diǎn)知道在線節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此可以將問題 （11）在BS節(jié)點(diǎn)處求解后，將候選節(jié)點(diǎn)選擇結(jié)果分發(fā)給所有節(jié)點(diǎn)。由于智能電網(wǎng)一般部署后就拓?fù)錁O少發(fā)生變化，這種集中式求解方法是可行的。

4 性能分析

用文獻(xiàn) ［11］中的方法，采用Lingo API［12］計(jì)算機(jī)會(huì)路由的傳輸性能。實(shí)驗(yàn)場景為在300＊300m 的區(qū)域內(nèi)隨機(jī)放置節(jié)點(diǎn)，只要兩節(jié)點(diǎn)之間的投遞率大于P0（P0＝0.1）就存在一條鏈路。傳播模型使用shadowing模型，節(jié)點(diǎn)發(fā)送功率Pt為0.28183815W，頻率freq為2.4e9Hz，系統(tǒng)損耗sysLoss為1.0，路徑損耗指數(shù)pathlossExp＿為2.0，陰影偏離std＿db＿為4.0，參考距離dist0＿為1.0m，接收門限r(nóng)xThresh＿為2.44547e－08W。根據(jù)設(shè)定的傳播模型參數(shù)，節(jié)點(diǎn)通信范圍為160 m。當(dāng)兩點(diǎn)之間距離到達(dá)160 m時(shí)，節(jié)點(diǎn)之間的包到達(dá)率就只為0.1，到達(dá)我們?cè)O(shè)定的閾值P0。最大MAC層廣播速率C設(shè)置為11Mbps。每個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)量Len為125Kbyte。

我們將ORSG 與采用期望傳輸次數(shù) （expected transmission number，ETX）［9］指標(biāo)的機(jī)會(huì)路由，采用期望任意傳輸次數(shù)（expected anycast transmission，EAX）［10］指標(biāo)的機(jī)會(huì)路由（OPRL）［8］和多并發(fā)機(jī)會(huì)路由（ORMf）［11］進(jìn)行比較。

比較的指標(biāo)為不同路由選擇方式下獲得的最小流的完成時(shí)間、匯聚吞吐量和匯聚延時(shí)。最小流的完成時(shí)間：所有流中吞吐量最小的流的完成時(shí)間，數(shù)據(jù)量除以最小流的吞吐量。最小流的完成時(shí)間越小，所有流的完成時(shí)間下限越高，采集任務(wù)整體越快完成。匯聚吞吐量：所有流吞吐量之和。匯聚延時(shí)：所有流的延時(shí)之和。

考慮節(jié)點(diǎn)數(shù)目對(duì)性能的影響，隨機(jī)分布16，25，36和49個(gè)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)目下隨機(jī)產(chǎn)生4個(gè)拓?fù)?，每個(gè)拓?fù)湎鲁行墓?jié)點(diǎn)BS之外別的節(jié)點(diǎn)都為源節(jié)點(diǎn)，順序使用4種機(jī)會(huì)路由方式可獲得的最小流的完成時(shí)間、匯聚吞吐量和匯聚延時(shí)，然后取平均值。

最小流的完成時(shí)間隨節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)從16到49的變化如圖3所示?？傮w來看，不管在節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)是多少情況下，ORSG的完成時(shí)間都是小于ETX、EAX 和ORMf。隨著節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)增加，最小流的任務(wù)完成時(shí)間值增加。這是因?yàn)橄嗤秶鷥?nèi)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)增加，流的數(shù)目也增加，每條流所能分配使用的帶寬資源減少；而且隨著流個(gè)數(shù)增加，帶來更多的競爭，最小流所能競爭到的帶寬資源降低。由于ORMf目標(biāo)為最大化吞吐量，無法保障最小流，所以其完成時(shí)間隨節(jié)點(diǎn)數(shù)目迅速增加。平均而言，ORSG 算法產(chǎn)生的最小流的完成時(shí)間比ETX、EAX 和ORMf低39%、30%和400%。

圖3 最小流的完成時(shí)間

匯聚吞吐量和匯聚延時(shí)隨節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)從16到49的變化如圖4和圖5所示。隨著節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和流的數(shù)目增加，匯聚吞吐量也逐步增加。ORSG 算法產(chǎn)生的匯聚吞吐量比ETX和EAX 高24%和29%，卻低于ORMf。這是因?yàn)镺RMf是以最大化吞吐量為目標(biāo)來選擇候選節(jié)點(diǎn)，所以其匯聚吞吐量略高于ORSG。但由于ORMf無法控制最小流的完成時(shí)間，雖然匯聚吞吐量較高，但其任務(wù)完成時(shí)間卻低于ORSG。匯聚延時(shí)也隨著節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和流的數(shù)目增加而增加，ORSG 的匯聚延時(shí)都比ETX、EAX 和ORMf低，平均比ETX、EAX 和ORMf低21%、12%和36%。

圖4 匯聚吞吐量

5 結(jié)束語

智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集中利用機(jī)會(huì)路由傳輸可提高傳輸效率。針對(duì)現(xiàn)有機(jī)會(huì)路由采用鏈路信號(hào)強(qiáng)度、期望任意傳輸次數(shù)來選擇候選節(jié)點(diǎn)集，無法有效發(fā)揮機(jī)會(huì)路由特性，盡快完成采集數(shù)據(jù)的傳輸，提出了盡快完成采集數(shù)據(jù)的傳輸?shù)臋C(jī)會(huì)路由問題，求解得到最優(yōu)的候選節(jié)點(diǎn)集。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與ETX、EAX 和ORMf相比，我們的方法在最小流的完成時(shí)間降低39%、30%和400%，匯聚延時(shí)降低21%、12%和36%，匯聚吞吐量比ETX、EAX 高24%和29%，低于ORMf。

圖5 匯聚延時(shí)

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