无线传感器网络的路由方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线通信技术领域，尤其设及一种无线传感器网络的路由方法。
【背景技术】
[000引无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN)通常由成千上万个传感器节 点自组织构成，由于传感器节点很小，能够感知、处理信息并与其他节点通信，人们设计无 线传感器网络来监测各类现象或事件，并把节点收集的数据传输给终端用户。然而在实际 应用中传感器节点的能量有限，WSN虽然能通过应用优异的网络拓扑结构及最佳的路由策 略来尽可能的保存能量，但由于与传统网络、Ad hoc自组织多跳网络的差异，WSN中的路由 受到越来越多的关注。
[0003] 采用传统的CR路由方法，当网络节点检测到事件后，会把事件广播给其通信范围 内的所有节点（该些节点被称为邻节点），该些邻节点又会广播该信息给其通信范围内的 其他节点，该个过程会一直进行，直到事件到达基站炬巧为止，该会导致网络中节点的能 量过度消耗，并增加无线传输中的碰撞。
[0004] 为了提高网络能量的利用率，近几年提出了许多改进的路由方法。例如，公开文 献"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。公开文献"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 "提出了另一种邸IDSR路由方法。
[0005] 然而，上述的网络路由方法都未能有效降低无线传感器网络的网络节点能耗，路 由效率也较低。
【发明内容】
[0006] 为了节省节点的能量，提高无线传感器网络的路由效率，本发明实施例提出一种 基于分区管理节点的无线传感器网络的路由方法。
[0007] 本发明的实施例提供了一种无线传感器网络的路由方法，所述无线传感器网络包 括多个传感器节点W及一个基站，该方法包括：
[000引对所述无线传感器网络进行区域划分W形成多个具有不同区域半径的分区；
[0009] 对于位于最小区域半径的分区中的节点，所述节点直接与所述基站进行数据通 信；
[0010] 对于位于其他分区中的节点，按照区域半径从小到大的顺序，选择所述节点的所 有邻节点中通信代价最小的节点作为中继节点；
[0011] 所述对所述无线传感器网络进行区域划分包括：
[0012] 计算分区的区域半径；
[0013] W所述基站为中屯、，根据确定的区域半径对所述无线传感器网络进行区域划分；
[0014] 其中，所述区域半径的计算公式为：
[0015]
【主权项】
1. 一种无线传感器网络的路由方法，所述无线传感器网络包括多个传感器节点以及一 个基站，其特征在于，包括： 对所述无线传感器网络进行区域划分以形成多个具有不同区域半径的分区； 对于位于最小区域半径的分区中的节点，所述节点直接与所述基站进行数据通信； 对于位于其他分区中的节点，按照区域半径从小到大的顺序，选择所述节点的所有邻 节点中通信代价最小的节点作为中继节点； 所述对所述无线传感器网络进行区域划分包括： 计算分区的区域半径； 以所述基站为中心，根据确定的区域半径对所述无线传感器网络进行区域划分； 其中，所述区域半径的计算公式为：
Rg表示所述无线传感器网络中第g个分区的区域半径，g为正整数，I < g < tt，tt表 示所述无线传感器网络中的区域半径总数，dl为节点的通信阈值，cl和c2为可变参数。
2. 如权利要求2所述的无线传感器网络的路由方法，其特征在于，O < cl < 1， I ^ c2 ^ 4〇
3. 如权利要求3所述的无线传感器网络的路由方法，其特征在于，所述参数cl的取值 为0.2,参数c2的取值为3。
4. 如权利要求1所述的无线传感器网络的路由方法，其特征在于，所述对于位于其他 分区中的节点，按照区域半径从小到大的顺序，选择所述节点的所有邻节点中通信代价最 小的节点作为中继节点包括： 计算所述节点的所有邻节点的通信代价，所述通信代价与节点的能量和位置有关； 在区域半径比所述节点所在分区的区域半径小的所有邻节点中，选择通信代价最小的 邻节点作为中继节点； 当在小于所述节点所在区域半径的分区中不存在所述中继节点时，则在区域半径等 于所述节点所在分区的区域半径的所有邻节点中，选择通信代价最小的邻节点作为中继节 占 . 当在等于所述节点所在区域半径的分区中不存在所述中继节点时，则在区域半径大 于所述节点所在分区的区域半径的所有邻节点中，选择通信代价最小的邻节点作为中继节 点。
5. 如权利要求1所述的无线传感器网络的路由方法，其特征在于，还包括： 在完成区域划分之后，在所述每个分区中设置一个管理节点，所述管理节点在分区中 的位置固定且能量不受限制。
6. 如权利要求5所述的无线传感器网络的路由方法，其特征在于，所述节点的能量越 大，距离所述管理节点或者基站的距离越近，所述节点的通信代价越小。
7. 如权利要求5所述的无线传感器网络的路由方法，其特征在于，所述通信代价计算 公式为：
N(j). cost表示节点i的邻节点j的通信代价，所述邻节点j在最小区域半径的分区 中，j辛i，I < i < n，I < j < n，i、j均为正整数，η表示所述无线传感器网络中传感器节 点数目，（Ii -」表示节点i与邻节点j之间的距离，d」一N (j). head表示邻节点j与节点i 的管理节点之间的距离，N(j). re表示邻节点j的剩余能量。
8.如权利要求5所述的无线传感器网络的路由方法，其特征在于，所述通信代价计算 公式为：
N(j). cost表示节点i的邻节点j的通信代价，所述邻节点j在非最小区域半径的分区 中，j辛i，I < i < n，I < j < n，i、j均为正整数，η表示所述无线传感器网络中传感器节 点数目，Cli^.表示节点i与邻节点j之间的距离，d ^bs表示邻节点j与所述基站之间的距 离，N(j). re表示邻节点j的剩余能量。
【专利摘要】本发明提供一种无线传感器网络的路由方法，所述无线传感器网络包括多个传感器节点以及一个基站，该方法包括：对所述无线传感器网络进行区域划分，形成多个具有不同区域半径的分区；对于位于最小区域半径的分区中的节点，所述节点直接与基站进行数据通信；对于位于其他分区中的节点，按照区域半径从小到大的顺序，选择该节点的所有邻节点中通信代价最小的节点作为中继节点。本发明的路由方法在节点路由过程中考虑了中继节点的区号、通信代价，本发明的路由方法的整体耗能更少。
【IPC分类】H04W40-02, H04W84-18
【公开号】CN104661273
【申请号】CN201410715779
【发明人】高巍, 宋妍, 范书平
【申请人】牡丹江师范学院
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年11月22日