專利名稱：一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由領(lǐng)域，是一種高數(shù)據(jù)融合的非均勻分簇的 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)常應(yīng)用于各種布線和電源供給困難的區(qū)域、人員不能到達(dá) 的區(qū)域(如受到污染、環(huán)境不能被破壞或敵對(duì)區(qū)域)和一些臨時(shí)場(chǎng)合(如發(fā)生 自然災(zāi)害時(shí)，固定通信網(wǎng)絡(luò)被破壞)等。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)的能量 資源、計(jì)算能力和帶寬都非常有限，而且節(jié)點(diǎn)十分密集，設(shè)計(jì)有效的策略延長(zhǎng) 網(wǎng)絡(luò)的生命周期成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的首要問題。路由協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相互通 信的基礎(chǔ)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議負(fù)責(zé)尋找一條傳輸路徑，將數(shù)據(jù)分組從數(shù)據(jù) 源節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)多跳轉(zhuǎn)發(fā)至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。設(shè)計(jì)合理的路由協(xié)議對(duì)降低及平衡網(wǎng)絡(luò) 中節(jié)點(diǎn)的能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的存活時(shí)間有著重要意義。
基于簇的路由協(xié)議是目前研究人員比較關(guān)注的一類無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié) 議。在基于簇的路由協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)被劃分為一些各自獨(dú)立的簇。每個(gè)簇由一個(gè) 簇首和多個(gè)簇內(nèi)成員組成，簇首根據(jù)一定的算法機(jī)制選出，用于管理或控制整 個(gè)簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)成員節(jié)點(diǎn)之間的工作，負(fù)責(zé)簇內(nèi)信息的收集、數(shù)據(jù)的融
合處理和簇間轉(zhuǎn)發(fā)以及最終和網(wǎng)關(guān)(Sink)通信。簇的建立和簇首的特定任務(wù)分 配對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)壽命和能量有效性的提高具有很重要的意義， 典型的基于簇的路由協(xié)議有LEACH、 TEEN、 APTEEN、 GAF以及HEED等。
這些基于簇的路由協(xié)議中，由于簇首距離Sink的距離一般較遠(yuǎn)，所以在簇 首和Sink之間通信時(shí)采取多跳的方式(即通過簇首組成的骨干網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多跳路由) 更有利于節(jié)約能量。而且采用簇首轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的方法，傳輸鏈路經(jīng)過的跳數(shù)較少，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)也較小。但是當(dāng)簇首以多跳通信的方式將數(shù)據(jù)傳輸至Sink時(shí)，靠近Sink 的簇首由于轉(zhuǎn)發(fā)大量數(shù)據(jù)而負(fù)載過重，可能過早耗盡能量而失效，這就導(dǎo)致了 所謂的"熱區(qū)"問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種能有效平衡整個(gè)系統(tǒng)的 能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)存活時(shí)間的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明包括如下技術(shù)方案 一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路 由方法，其特征在于包括如下步驟
(A)傳感器網(wǎng)絡(luò)部署階段，匯聚點(diǎn)Sink用一個(gè)給定的發(fā)送功率向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣 播信號(hào)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)在接收到信號(hào)后，根據(jù)接收信號(hào)的強(qiáng)度計(jì)算自身到匯 聚點(diǎn)Sink的距離；
(B) 對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行非均勻分簇，使簇的半徑與簇 首到匯聚點(diǎn)Sink的距離呈遞減關(guān)系，并確定簇首和加入簇首的普通節(jié)點(diǎn)；
(C) 在傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定階段，引入閾值DIS，所有和匯聚點(diǎn)Sink距離大于 閾值DIS的簇首都把數(shù)據(jù)通過多跳的方式發(fā)送到和匯聚點(diǎn)Sink距離小于DIS的 簇首上，再在與匯聚點(diǎn)Sink距離小于閾值DIS的簇首中選擇一個(gè)主簇首，所有 簇首的數(shù)據(jù)都聚合到主簇首，經(jīng)過融合與壓縮后發(fā)送到匯聚點(diǎn)Sink。
更進(jìn)一步的，所述步驟(B)具體包括如下步驟 (Bl)依預(yù)先設(shè)定的普通節(jié)點(diǎn)成為候選簇首的概率T，在網(wǎng)絡(luò)中選出部分 節(jié)點(diǎn)成為候選簇首參與簇首競(jìng)選，未參與競(jìng)選的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直到簇首 競(jìng)選過程結(jié)束；
(B2)候選簇首根據(jù)自身到匯聚點(diǎn)Sink的距離信息計(jì)算其競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域，區(qū)域的半徑記作尺，競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域半徑與候選簇首節(jié)點(diǎn)到匯聚點(diǎn)Sink的距離呈線性遞減 關(guān)系；
(B3)每個(gè)候選簇首節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)鄰簇首集合Sw ，在這個(gè)集合內(nèi)依據(jù)當(dāng)前 各節(jié)點(diǎn)的剩余能量高低競(jìng)爭(zhēng)選出最終簇首；
(B4)未參與競(jìng)選的節(jié)點(diǎn)從睡眠狀態(tài)喚醒，然后競(jìng)選產(chǎn)生的簇首就向全網(wǎng) 廣播其競(jìng)選獲勝的消息，普通節(jié)點(diǎn)選擇簇內(nèi)通信代價(jià)最小亦即接收信號(hào)強(qiáng)度最 大的簇首，發(fā)送其加入消息通知該簇首。
更進(jìn)一步的，所述步驟(B2)具體為 假設(shè)節(jié)點(diǎn)",為一個(gè)候選簇首，所述競(jìng)爭(zhēng)半徑<formula>formula see original document page 7</formula>
其中"，和《, 分別為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)到匯聚點(diǎn)Sink的距離的最大值和最小 值，d(^Z)S)為節(jié)點(diǎn)",到匯聚點(diǎn)Sink的距離；需要控制競(jìng)爭(zhēng)半徑的取值范圍， iC表示候選簇首的競(jìng)爭(zhēng)半徑的最大取值，c是用于控制取值范圍的參數(shù)，在 0-l之間取值；簇的成員數(shù)目之間的非均勻程度由c決定。
更進(jìn)一步的，所述步驟(B3)具體為 假設(shè)指候選簇首&的鄰簇首集合
A ={、是候選簇首，且c/0,，^) <max(>,
每個(gè)候選簇首節(jié)點(diǎn)以相同的功率在半徑設(shè)為"的區(qū)域內(nèi)發(fā)送廣播消 息，消息內(nèi)容為節(jié)點(diǎn)的ID、競(jìng)爭(zhēng)半徑A以及該節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的剩余能量RE;所 有候選節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的廣播消息構(gòu)建各自的鄰簇首集合S^，當(dāng)S^構(gòu)建完成 后，節(jié)點(diǎn)作出其是夠能擔(dān)任簇首的決策；
節(jié)點(diǎn)需要等待其鄰簇首集合中所有能量比它大的節(jié)點(diǎn)做出決策，然后才能確定自身是否能擔(dān)任簇首； 一旦節(jié)點(diǎn)"'發(fā)現(xiàn)它的剩余能量比其鄰簇首集合 中的節(jié)點(diǎn)剩余能量高，則它就贏得競(jìng)選，并廣播獲勝消息以通知它的鄰簇首;
如果A收到來自^的獲勝消息，且^是^s^中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，貝『'立即退出競(jìng)
選，并廣播消息通知它的鄰簇首；如果5'收到來自。的退出消息，且、是V^^ 中的 一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則《將~從其鄰簇首集合中刪除。
更進(jìn)一歩的，所述步驟(C)中選擇主簇首的步驟為
(Cl)在所有與匯聚點(diǎn)Sink距離小于閾值DIS的簇首中選出剩余能量最多的 兩個(gè)i和j ，假設(shè)i和j的剩余能量分別是A和& ，距離匯聚點(diǎn)Sink的距離分 別是《和《；
(C2)計(jì)算經(jīng)過簇首i和j發(fā)送k-bit大小數(shù)據(jù)到匯聚點(diǎn)Sink所消耗的能 量之差，比較《-^與上述消耗的能量差的大??；若前者比后者大，選擇i為主
簇首；若后者比前者大，選擇j為主簇首。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法通過對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行非均 勻分簇，使競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域半徑與候選簇首節(jié)點(diǎn)到匯聚點(diǎn)Sink的距離呈線性遞減關(guān)系， 從而有效平衡整個(gè)系統(tǒng)的能耗，再采用一種有效的策略選舉出來一個(gè)主簇首， 把所有簇首數(shù)據(jù)融合到該主簇首，再由主簇首把數(shù)據(jù)發(fā)送到匯聚點(diǎn)Sink，從而 有效地降低了系統(tǒng)能耗，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的存活時(shí)間。


附圖1是本方法的原理圖；
具體實(shí)施例方式
附圖1是本方法的原理圖，其中大小不等的圓表示簇首節(jié)點(diǎn)的大小非均勻 的競(jìng)爭(zhēng)范圍，帶箭頭的線表示簇首間的多跳數(shù)據(jù)傳輸。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過非 均勻分簇算法完成分簇后，把數(shù)據(jù)都發(fā)送到相應(yīng)的簇首，各簇首再通過多跳的方式把數(shù)據(jù)發(fā)送到和匯聚點(diǎn)Sink距離小于閾值DIS的簇首上，再在與Sink距離 小于閾值DIS的簇首中選擇一個(gè)主簇首，所有簇首的數(shù)據(jù)都聚合到主簇首，經(jīng) 過融合與壓縮后發(fā)送到匯聚點(diǎn)Sink。
本發(fā)明專利的路由方法所采用的技術(shù)方案是在傳感器網(wǎng)絡(luò)部署階段，匯 聚點(diǎn)Sink需要用一個(gè)給定的發(fā)送功率向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播一個(gè)信號(hào)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn) 在接收到此信號(hào)后，根據(jù)接收信號(hào)的強(qiáng)度計(jì)算它到匯聚點(diǎn)Sink的近似距離。獲 得這個(gè)距離不僅有助于傳感器節(jié)點(diǎn)向匯聚點(diǎn)Sink傳輸數(shù)據(jù)時(shí)選擇合適的發(fā)送功 率以節(jié)約能量消耗，而且它還是算法構(gòu)造大小非均勻的簇的必需信息之一。
首先，依概率在網(wǎng)絡(luò)中選出部分節(jié)點(diǎn)成為候選簇首，參與競(jìng)選。普通節(jié)點(diǎn) 成為候選簇首的概率為T，它是一個(gè)預(yù)先設(shè)置的閾值。未參與競(jìng)選的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡 眠狀態(tài)，直到簇首競(jìng)選過程結(jié)束。令候選簇首根據(jù)自身到Sink的距離信息計(jì)算 其競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域，區(qū)域的半徑記作^。假設(shè)節(jié)點(diǎn)"'為一個(gè)候選簇首，則其競(jìng)爭(zhēng)半徑
V maxmin 乂
其中《ax和《in分別為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)到匯聚點(diǎn)Sink的距離的最大值和最小
值，""，W)為節(jié)點(diǎn)"'到匯聚點(diǎn)sink的距離。競(jìng)爭(zhēng)半徑與節(jié)點(diǎn)到匯聚點(diǎn)Sink的
距離呈線性遞減關(guān)系。算法需要控制競(jìng)爭(zhēng)半徑的取值范圍，&°表示候選簇首的 競(jìng)爭(zhēng)半徑的最大取值，c是用于控制取值范圍的參數(shù)，在0 1之間取值。簇的成
員數(shù)目之間的非均勻程度由c決定。"和c的優(yōu)化取值可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的 能量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的存活時(shí)間。
每個(gè)候選簇首維護(hù)一個(gè)鄰簇首集合Sc"，在這個(gè)集合內(nèi)依據(jù)當(dāng)前各節(jié)點(diǎn)的剩 余能量高低競(jìng)爭(zhēng)選出最終簇首?！吨负蜻x簇首&的鄰簇首集合 VSOT ={、是候選簇首，且"O,A) 〈max(v^,s,i c"此處，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均以同樣的功率發(fā)送廣播消息，為了節(jié)約能量，這個(gè)廣播
半徑設(shè)為"即可(這保證了節(jié)點(diǎn)能夠與鄰簇首集合內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)正常通信)。每 個(gè)競(jìng)選節(jié)點(diǎn)廣播競(jìng)選消息，消息內(nèi)容為節(jié)點(diǎn)的ID、競(jìng)爭(zhēng)半徑&以及該節(jié)點(diǎn)當(dāng)前
的剩余能量RE。所有候選節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的廣播消息構(gòu)建各自的鄰簇首集合&"，
當(dāng)s^構(gòu)建完成后，節(jié)點(diǎn)作出其是夠能擔(dān)任簇首的決策。節(jié)點(diǎn)需要等待其鄰簇首 集合中所有能量比它大的節(jié)點(diǎn)做出決策，然后才能確定自身是否能擔(dān)任簇首。 一旦A發(fā)現(xiàn)它的剩余能量比其鄰簇首集合中的節(jié)點(diǎn)剩余能量高，則它就贏得競(jìng) 選，并廣播獲勝消息以通知它的鄰簇首。如果&收到來自^的獲勝消息，且^是
VS^中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，貝『'立即退出競(jìng)選，并廣播消息通知它的鄰簇首。如果s'收
到來自。的退出消息，且^是V^中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，貝"將。從其鄰簇首集合中刪 除。
上述競(jìng)選算法過程結(jié)束之后，之前未參與競(jìng)選的節(jié)點(diǎn)從睡眠狀態(tài)喚醒，然 后競(jìng)選產(chǎn)生的簇首就向全網(wǎng)廣播其競(jìng)選獲勝的消息，普通節(jié)點(diǎn)選擇簇內(nèi)通信代 價(jià)最小亦即接收信號(hào)強(qiáng)度最大的簇首，發(fā)送其加入消息通知該簇首。這樣，網(wǎng)
絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)便組成了 Voronoi圖結(jié)構(gòu)的簇。
非均勻分簇完成之后，在傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定階段，引入一個(gè)合適的閾值DIS， 所有和匯聚點(diǎn)Sink距離大于閾值DIS的簇首都把數(shù)據(jù)通過多跳的方式發(fā)送到和 匯聚點(diǎn)Sink距離小于DIS的簇首上，再在與匯聚點(diǎn)Sink距離小于閾值DIS的簇 首中選擇一個(gè)主簇首，所有簇首的數(shù)據(jù)都聚合到主簇首，經(jīng)過融合與壓縮后發(fā) 送到Sink。
為了節(jié)約和均衡簇首通信能耗，選擇主簇首的策略為 (l)在所有與匯聚點(diǎn)Sink距離小于閾值DIS的簇首中選出剩余能量最多的兩 個(gè)i和j，假設(shè)i和j的剩余能量分別是《和& ，距離匯聚點(diǎn)Sink的距離分別是《和A。
(2)根據(jù)一階通信模型，傳輸距離為d發(fā)送一個(gè)k-bit大小的信號(hào)，無(wú)線通信 設(shè)備消耗能量
= u) + u力
￡nrf)=五* " + s。mp x A: "2
其中E^和^p在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)為固定值，k為當(dāng)前輪發(fā)送到匯聚點(diǎn) Sink的數(shù)據(jù)總量(周期性網(wǎng)絡(luò)中k值基本保持不變，本方法中可采用k的估值)。 則由簇首i和j發(fā)送k-bit大小數(shù)據(jù)到匯聚點(diǎn)Sink所消耗的能量分別是
五Ti 《)=X " S， X A X《2 和
則經(jīng)過簇首i和j發(fā)送k-bit大小數(shù)據(jù)到Sink所消耗的能量之差
比較￡'—A和^'P"x(《—O的大小。若前者比后者大，選擇i為主簇首； 若后者比前者大，選擇j為主簇首。即只有在離匯聚點(diǎn)Sink較遠(yuǎn)的簇首的剩余
能量比離Sink較近的簇首的剩余能量大較多時(shí)，才會(huì)選擇離匯聚點(diǎn)Sink較遠(yuǎn)的
簇首作為主簇首。這樣的選擇策略不是單純只考慮簇首剩余能量而忽略網(wǎng)絡(luò)總
能耗，也不是只考慮通信距離而忽略簇首間能耗平衡。
選出主簇首之后，就由主簇首把數(shù)據(jù)發(fā)送到匯聚點(diǎn)Sink。由于數(shù)據(jù)經(jīng)過高
度融合，總數(shù)據(jù)量大大減小。根據(jù)上述一階通信模型，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的大小k對(duì)
通信能耗有著巨大影響。經(jīng)過高度融合后數(shù)據(jù)總量減少，所以能耗也相應(yīng)地減
小。我們選擇主簇首的策略使本發(fā)明路由方法在網(wǎng)絡(luò)總能耗和均勻分布簇首間
能耗之間取得一個(gè)較好的平衡，從而有效延長(zhǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的存活時(shí)間。本發(fā)明一種高數(shù)據(jù)融合的非均勻分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方法
(HDF-EEUC)與其他路由協(xié)議LEACH和EEUC的簇首消耗的能量之和相比， 簇首消耗的能量最低，遠(yuǎn)小于LEACH的簇首所耗能量，也小于EEUC的簇首 能耗。LEACH的簇首能耗之和之所以較高，是因?yàn)長(zhǎng)EACH的簇首采用單跳的 方式發(fā)送數(shù)據(jù)到Sink，而且由于LEACH沒有控制簇首在網(wǎng)絡(luò)中的分布，因此簇 首能耗之和有明顯的波動(dòng)。而在EEUC和HDF-EEUC中簇首采取多跳的通信方 式發(fā)送數(shù)據(jù)到Sink，顯著地降低了能耗，而且采用了一定的控制策略使得簇首 分布較為合理，使得每一輪簇首能耗之和變化較小，有利于延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。又 因?yàn)镠DF-EEUC中發(fā)送到基站的數(shù)據(jù)經(jīng)過高度融合，使得發(fā)送的總數(shù)據(jù)量有所 減少，從而使得簇首所耗能量總量也相應(yīng)地減少。
另外，無(wú)論是第一個(gè)節(jié)點(diǎn)死亡的時(shí)間還是最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)死亡的時(shí)間， HDF-EEUC都優(yōu)于LEACH和EEUC，可見其有效地延長(zhǎng)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽 命。而且HDF-EEUC中從第一個(gè)節(jié)點(diǎn)死亡到最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)死亡的時(shí)間跨度和 EEUC —樣很小，這說明在HDF-EEUC中我們?cè)诼酚蛇x擇階段的選擇主簇首的 策略較好地均衡了網(wǎng)絡(luò)能耗，從而高效地利用了網(wǎng)絡(luò)中有限的能量。
1權(quán)利要求
1、一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方法，其特征在于包括如下步驟(A)傳感器網(wǎng)絡(luò)部署階段，匯聚點(diǎn)Sink用一個(gè)給定的發(fā)送功率向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播信號(hào)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)在接收到信號(hào)后，根據(jù)接收信號(hào)的強(qiáng)度計(jì)算自身到匯聚點(diǎn)Sink的距離；(B)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行非均勻分簇，使簇的半徑與簇首到匯聚點(diǎn)Sink的距離呈遞減關(guān)系，并確定簇首和加入簇首的普通節(jié)點(diǎn)；(C)在傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定階段，引入閾值DIS，所有和匯聚點(diǎn)Sink距離大于閾值DIS的簇首都把數(shù)據(jù)通過多跳的方式發(fā)送到和匯聚點(diǎn)Sink距離小于DIS的簇首上，再在與匯聚點(diǎn)Sink距離小于閾值DIS的簇首中選擇一個(gè)主簇首，所有簇首的數(shù)據(jù)都聚合到主簇首，經(jīng)過融合與壓縮后發(fā)送到匯聚點(diǎn)Sink。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方法，其特征在于所述 步驟(B)具體包括如下步驟(Bl)依預(yù)先設(shè)定的普通節(jié)點(diǎn)成為候選簇首的概率T，在網(wǎng)絡(luò)中選出部 分節(jié)點(diǎn)成為候選簇首參與簇首競(jìng)選，未參與競(jìng)選的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直到 簇首競(jìng)選過程結(jié)束；(B2)候選簇首根據(jù)自身到匯聚點(diǎn)Sink的距離信息計(jì)算其競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域，區(qū) 域的半徑記作A，競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域半徑與候選簇首節(jié)點(diǎn)到匯聚點(diǎn)Sink的距離呈線性 遞減關(guān)系；(B3)每個(gè)候選簇首節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)鄰簇首集合S^，在這個(gè)集合內(nèi)依據(jù)當(dāng) 前各節(jié)點(diǎn)的剩余能量高低競(jìng)爭(zhēng)選出最終簇首；(B4)未參與競(jìng)選的節(jié)點(diǎn)從睡眠狀態(tài)喚醒，然后競(jìng)選產(chǎn)生的簇首就向全 網(wǎng)廣播其競(jìng)選獲勝的消息，普通節(jié)點(diǎn)選擇簇內(nèi)通信代價(jià)最小亦即接收信號(hào)強(qiáng)度最大的簇首，發(fā)送其加入消息通知該簇首。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方法，其特征在于: 所述步驟(B2)具體為假設(shè)節(jié)點(diǎn)",為一個(gè)候選簇首，所述競(jìng)爭(zhēng)半徑<formula>formula see original document page 0</formula>其中"皿和l分別為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)到匯聚點(diǎn)Sink的距離的最大值和最小 值，d(",，加)為節(jié)點(diǎn)巧到匯聚點(diǎn)Sink的距離；需要控制競(jìng)爭(zhēng)半徑的取值范 圍，i /表示候選簇首的競(jìng)爭(zhēng)半徑的最大取值，c是用于控制取值范圍的參 數(shù)，在0-l之間取值；簇的成員數(shù)目之間的非均勻程度由c決定。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方法，其特征在于所述步驟(B3)具體為假設(shè)《指候選簇首《的鄰簇首集合A Sew = {~是候選簇首，且"o,,~) < max" ' i e a . i c)}每個(gè)候選簇首節(jié)點(diǎn)以相同的功率在半徑設(shè)為V的區(qū)域內(nèi)發(fā)送廣播消 息，消息內(nèi)容為節(jié)點(diǎn)的ID、競(jìng)爭(zhēng)半徑A以及該節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的剩余能量RE; 所有候選節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的廣播消息構(gòu)建各自的鄰簇首集合S^ ，當(dāng)^構(gòu)建 完成后，節(jié)點(diǎn)作出其是夠能擔(dān)任簇首的決策；節(jié)點(diǎn)需要等待其鄰簇首集合中所有能量比它大的節(jié)點(diǎn)做出決策，然后才能確定自身是否能擔(dān)任簇首； 一旦節(jié)點(diǎn)s,發(fā)現(xiàn)它的剩余能量比其鄰簇首 集合中的節(jié)點(diǎn)剩余能量高，則它就贏得競(jìng)選，并廣播獲勝消息以通知它的 鄰簇首；如果^收到來自^的獲勝消息，且s,是V^中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，貝(h,立 即退出競(jìng)選，并廣播消息通知它的鄰簇首；如果a收到來自^的退出消息， 且~是《.SOT中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則^將s,從其鄰簇首集合中刪除。
5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方法，其特征在于所述 步驟(C)中選擇主簇首的步驟為(Cl)在所有與匯聚點(diǎn)Sink距離小于閾值DIS的簇首中選出剩余能量最多 的兩個(gè)i和j，假設(shè)i和j的剩余能量分別是《和A ，距離匯聚點(diǎn)Sink的距 離分別是《和《；(C2)計(jì)算經(jīng)過簇首i和j發(fā)送k-bit大小數(shù)據(jù)到匯聚點(diǎn)Sink所消耗的 能量之差，比較￡,-^與上述消耗的能量差的大小；若前者比后者大，選擇i 為主簇首；若后者比前者大，選擇j為主簇首。
全文摘要
本發(fā)明為一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方法，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過非均勻分簇算法完成分簇后，把數(shù)據(jù)都發(fā)送到相應(yīng)的簇首，各簇首再通過多跳的方式把數(shù)據(jù)發(fā)送到和匯聚點(diǎn)Sink距離小于閾值DIS的簇首上，再在與Sink距離小于閾值DIS的簇首中選擇一個(gè)主簇首，所有簇首的數(shù)據(jù)都聚合到主簇首，經(jīng)過融合與壓縮后發(fā)送到Sink。本發(fā)明使得簇首所耗能量總量相應(yīng)地減少，選擇主簇首的策略能較好地均衡了網(wǎng)絡(luò)能耗，從而高效地利用了網(wǎng)絡(luò)中有限的能量。
文檔編號(hào)H04W52/00GK101557636SQ20091003949
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者旭 盧, 程良倫, 衷柳生 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)