無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法。
【背景技術(shù)】
[000引無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks, WSN)通常由成千上萬個(gè)傳感器節(jié) 點(diǎn)自組織構(gòu)成，由于傳感器節(jié)點(diǎn)很小，能夠感知、處理信息并與其他節(jié)點(diǎn)通信，人們設(shè)計(jì)無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)測各類現(xiàn)象或事件，并把節(jié)點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)傳輸給終端用戶。然而在實(shí)際 應(yīng)用中傳感器節(jié)點(diǎn)的能量有限，WSN雖然能通過應(yīng)用優(yōu)異的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及最佳的路由策 略來盡可能的保存能量，但由于與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、Ad hoc自組織多跳網(wǎng)絡(luò)的差異，WSN中的路由 受到越來越多的關(guān)注。
[0003] 采用傳統(tǒng)的CR路由方法，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)檢測到事件后，會(huì)把事件廣播給其通信范圍 內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)（該些節(jié)點(diǎn)被稱為鄰節(jié)點(diǎn)），該些鄰節(jié)點(diǎn)又會(huì)廣播該信息給其通信范圍內(nèi)的 其他節(jié)點(diǎn)，該個(gè)過程會(huì)一直進(jìn)行，直到事件到達(dá)基站炬巧為止，該會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能 量過度消耗，并增加無線傳輸中的碰撞。
[0004] 為了提高網(wǎng)絡(luò)能量的利用率，近幾年提出了許多改進(jìn)的路由方法。例如，公開文 獻(xiàn)"Oh，比，Bahn，比，&Chae，K. J. . An energy-efficient sensor routing scheme for home automation networks[J]. IEEE Transactions on Consumer Electronics，2005， 51(3)，836-839"提出了畑 SR 路由方法。公開文獻(xiàn)"Qiien-Erh Weng，Tsung-Wen Lai. An Energy-Efficient Routing Algorithm Based on Relative Identification and Direction for Wireless Sensor Networks[J]. Wireless Personal Communications, 2013，69，253-268 "提出了另一種邸IDSR路由方法。
[0005] 然而，上述的網(wǎng)絡(luò)路由方法都未能有效降低無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗，路 由效率也較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了節(jié)省節(jié)點(diǎn)的能量，提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由效率，本發(fā)明實(shí)施例提出一種 基于分區(qū)管理節(jié)點(diǎn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法。
[0007] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包 括多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)W及一個(gè)基站，該方法包括：
[000引對所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行區(qū)域劃分W形成多個(gè)具有不同區(qū)域半徑的分區(qū)；
[0009] 對于位于最小區(qū)域半徑的分區(qū)中的節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)直接與所述基站進(jìn)行數(shù)據(jù)通 信；
[0010] 對于位于其他分區(qū)中的節(jié)點(diǎn)，按照區(qū)域半徑從小到大的順序，選擇所述節(jié)點(diǎn)的所 有鄰節(jié)點(diǎn)中通信代價(jià)最小的節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)；
[0011] 所述對所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行區(qū)域劃分包括：
[0012] 計(jì)算分區(qū)的區(qū)域半徑；
[0013] W所述基站為中屯、，根據(jù)確定的區(qū)域半徑對所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行區(qū)域劃分；
[0014] 其中，所述區(qū)域半徑的計(jì)算公式為：
[0015]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)以及一 個(gè)基站，其特征在于，包括： 對所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行區(qū)域劃分以形成多個(gè)具有不同區(qū)域半徑的分區(qū)； 對于位于最小區(qū)域半徑的分區(qū)中的節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)直接與所述基站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信； 對于位于其他分區(qū)中的節(jié)點(diǎn)，按照區(qū)域半徑從小到大的順序，選擇所述節(jié)點(diǎn)的所有鄰 節(jié)點(diǎn)中通信代價(jià)最小的節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)； 所述對所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行區(qū)域劃分包括： 計(jì)算分區(qū)的區(qū)域半徑； 以所述基站為中心，根據(jù)確定的區(qū)域半徑對所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行區(qū)域劃分； 其中，所述區(qū)域半徑的計(jì)算公式為：
Rg表示所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中第g個(gè)分區(qū)的區(qū)域半徑，g為正整數(shù)，I < g < tt，tt表 示所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的區(qū)域半徑總數(shù)，dl為節(jié)點(diǎn)的通信閾值，cl和c2為可變參數(shù)。
2. 如權(quán)利要求2所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法，其特征在于，O < cl < 1， I ^ c2 ^ 4〇
3. 如權(quán)利要求3所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法，其特征在于，所述參數(shù)cl的取值 為0.2,參數(shù)c2的取值為3。
4. 如權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法，其特征在于，所述對于位于其他 分區(qū)中的節(jié)點(diǎn)，按照區(qū)域半徑從小到大的順序，選擇所述節(jié)點(diǎn)的所有鄰節(jié)點(diǎn)中通信代價(jià)最 小的節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)包括： 計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)的所有鄰節(jié)點(diǎn)的通信代價(jià)，所述通信代價(jià)與節(jié)點(diǎn)的能量和位置有關(guān)； 在區(qū)域半徑比所述節(jié)點(diǎn)所在分區(qū)的區(qū)域半徑小的所有鄰節(jié)點(diǎn)中，選擇通信代價(jià)最小的 鄰節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)； 當(dāng)在小于所述節(jié)點(diǎn)所在區(qū)域半徑的分區(qū)中不存在所述中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，則在區(qū)域半徑等 于所述節(jié)點(diǎn)所在分區(qū)的區(qū)域半徑的所有鄰節(jié)點(diǎn)中，選擇通信代價(jià)最小的鄰節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié) 占 . 當(dāng)在等于所述節(jié)點(diǎn)所在區(qū)域半徑的分區(qū)中不存在所述中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，則在區(qū)域半徑大 于所述節(jié)點(diǎn)所在分區(qū)的區(qū)域半徑的所有鄰節(jié)點(diǎn)中，選擇通信代價(jià)最小的鄰節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié) 點(diǎn)。
5. 如權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法，其特征在于，還包括： 在完成區(qū)域劃分之后，在所述每個(gè)分區(qū)中設(shè)置一個(gè)管理節(jié)點(diǎn)，所述管理節(jié)點(diǎn)在分區(qū)中 的位置固定且能量不受限制。
6. 如權(quán)利要求5所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)的能量越 大，距離所述管理節(jié)點(diǎn)或者基站的距離越近，所述節(jié)點(diǎn)的通信代價(jià)越小。
7. 如權(quán)利要求5所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法，其特征在于，所述通信代價(jià)計(jì)算 公式為：
N(j). cost表示節(jié)點(diǎn)i的鄰節(jié)點(diǎn)j的通信代價(jià)，所述鄰節(jié)點(diǎn)j在最小區(qū)域半徑的分區(qū) 中，j辛i，I < i < n，I < j < n，i、j均為正整數(shù)，η表示所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié) 點(diǎn)數(shù)目，（Ii -」表示節(jié)點(diǎn)i與鄰節(jié)點(diǎn)j之間的距離，d」一N (j). head表示鄰節(jié)點(diǎn)j與節(jié)點(diǎn)i 的管理節(jié)點(diǎn)之間的距離，N(j). re表示鄰節(jié)點(diǎn)j的剩余能量。
8.如權(quán)利要求5所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法，其特征在于，所述通信代價(jià)計(jì)算 公式為：
N(j). cost表示節(jié)點(diǎn)i的鄰節(jié)點(diǎn)j的通信代價(jià)，所述鄰節(jié)點(diǎn)j在非最小區(qū)域半徑的分區(qū) 中，j辛i，I < i < n，I < j < n，i、j均為正整數(shù)，η表示所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié) 點(diǎn)數(shù)目，Cli^.表示節(jié)點(diǎn)i與鄰節(jié)點(diǎn)j之間的距離，d ^bs表示鄰節(jié)點(diǎn)j與所述基站之間的距 離，N(j). re表示鄰節(jié)點(diǎn)j的剩余能量。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)以及一個(gè)基站，該方法包括：對所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行區(qū)域劃分，形成多個(gè)具有不同區(qū)域半徑的分區(qū)；對于位于最小區(qū)域半徑的分區(qū)中的節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)直接與基站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；對于位于其他分區(qū)中的節(jié)點(diǎn)，按照區(qū)域半徑從小到大的順序，選擇該節(jié)點(diǎn)的所有鄰節(jié)點(diǎn)中通信代價(jià)最小的節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明的路由方法在節(jié)點(diǎn)路由過程中考慮了中繼節(jié)點(diǎn)的區(qū)號(hào)、通信代價(jià)，本發(fā)明的路由方法的整體耗能更少。
【IPC分類】H04W40-02, H04W84-18
【公開號(hào)】CN104661273
【申請?zhí)枴緾N201410715779
【發(fā)明人】高巍, 宋妍, 范書平
【申請人】牡丹江師范學(xué)院
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年11月22日