专利名称：基于节点位置动态变化的无线传感网络路由控制方法
技术领域：
本发明涉及无线传感网络，尤其是一种无线传感网络路由控制方法。
背景技术：
无线传感器网络WSN(WireleSS Sensor Network)通常由资源有限的节点组成，这 些节点具有传感，计算和通信能力，其目的是感知和采集监测区域内的信息，并通过多跳协 作的方式将采集的数据传送回基站，也称作sink节点。在无线传感器网络中集成了传感与 检测技术、低功耗设计技术、分布式信息处理和通信技术等。无线传感器网络中的节点具有 自组织自愈、多跳数据传输的能力，这赋予了无线传感器网络广阔的应用前景，1999年美国 《商业周刊》和2003年MIT《技术评论》将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技 术和改变世界的10大技术之一。无线传感器网络巨大的商业价值引起了工业界和学术界 的极大关注。目前已有大量关于无线传感器网络的研究工作，其主要的方向包括网络拓扑控 制、路由协议、定位技术、时间同步、数据融合和操作系统等。针对传感器节点通常配置有限 的能量，且计算、通信和存储能力也极为有限的特点，设计能量高效的路由协议具有十分重 要的意义。近些年来，国内外研究学者提出了很多针对无线传感器网络的路由协议，解决了 不同场合下路径建立及优化的问题。在一个节点位置动态变化的无线传感网络中，如何将节点所采集到信息准确的传 输到基站，并且保证整个无线传感网络的节点能量消耗最小，从而保证整个网络的寿命得 到延长，是路由协议所要解决的重要问题。在目前应用于无线传感网络的协议中，分簇路由协议可以有效地减少网络的能量 消耗。在分簇的拓扑管理机制下，网络中的节点可以划分为簇首节点(cluster head)和成 员节点两类。在每个簇内，根据一定的机制算法选取某个节点作为簇首用于管理或控制整 个簇内成员节点，协调成员节点之间的工作，负责簇内信息的收集和数据的融合处理以及 簇间转发。然后簇首节点间再通过直接单跳传送或协作多跳的方式将融合后的数据传送回 基站(sink节点)。现有的路由协议中，较为通用的是LEACH协议。在LEACH协议中，网络周期性地随 机选举簇首节点。其他的非簇首节点以就近原则加入相应的簇首，形成簇。簇内成员节点 将感知的数据直接发送给簇首，由簇首转发给基站节点，簇首节点可以将本簇内的数据进 行融合处理以减少网络传输的数据量。LEACH定义了“轮”(Round)的概念，每一轮存在初始 化阶段和稳定阶段两个阶段。初始化阶段和稳定阶段所持续的时间总和称为一轮。初始化 阶段就是选择簇首的阶段，选择依据网络中所需的簇首节点数和迄今为止每个节点是否当 过簇首来决定。具体的选择办法是每个传感器节点选择(0，1)之间的一个随机数，如果 选定的值小于某一个阈值T(η)且该节点未成当过簇首，那么这个节点成为簇首节点，T(η) 的计算如下
权利要求
1. 一种基于节点位置动态变化的无线传感网络路由控制方法，其特征在于所述控制 方法包括以下步骤步骤一、设定各节点初始能量相等，每一轮节点位置随机改变， 基站根据每个节点的当前能量和与基站之间的距离，计算出平均能量^rg和平均距离Dws-^S ；步骤二、网络中每个节点将自己的能量与基站的距离Dwd^3同平均能量 和平均距离Dwg.进行比较，看是否满足(1)L j^riOdJfr JS S ljW^-BS步骤三、如果满足上述条件，则该节点被选举为簇首节点；否则成为成员节点； 步骤四、选定簇首节点以后，簇首节点通过广播告知整个网络自己成为簇首的事实，网 络中的成员节点根据接收信号的强度决定从属的簇，并通知该簇的簇首； 步骤五、簇确定完毕以后，网络进入稳定阶段，进行数据的采集； 步骤六、数据的感知与聚集成员节点不断的感知周围环境，簇首节点采用TDMA方式 为簇中每个成员节点分配传输数据的时隙，各簇中的成员节点根据簇首分配的时间段传送 自己采集的信息到簇首；步骤七、数据融合和压缩簇首将从传感器节点聚集的信息融合成一个单一的数据信 息，然后压缩再传送给基站；步骤八、数据路由压缩的数据沿着在路由路径建立阶段所确定的路由路线被传送到 基站；步骤九、每轮后，节点的位置重新随机分配且每个节点在上一轮数据传输过程中所消 耗的能量各不相同，所消耗能量的具体计算方法如下 _ . +kefid2 (d<d0)其中，近距离发射放大器参数％、远距离发射放大器参数都是射频传送的能量常 数，i为临界距离，其大小为A是传送每比特数据发射电路所消耗能量；公式的第一部分是传感器接收t bit信息发射线路所消耗的能量，第二部分是传感器传送“!^2、W是传送t bit数据到距离为i处所消耗的能量；计算完消耗能量得出个各节点的剩余能量，返回到步骤一，将所述剩余能量作为当前 能量，进行新一轮的数据采集。
全文摘要
一种基于节点位置动态变化的无线传感网络路由控制方法，包括以下步骤首先根据文中的方法选择出合适的簇首节点，簇首再将从传感器节点采集的信息融合成一个单一的数据信息，然后压缩再沿着在路由路径建立阶段所确定的路由路线被传送到基站。每轮后，节点的位置重新随机分配且每个节点在上一轮数据传输过程中所消耗的能量各不相同，所消耗能量的具体计算方法如文中公式(2)，所以满足(1)式条件的节点就会发生变化，又会产生新的簇首节点。本发明能有效适应节点位置变化的情况、能量消耗均衡分布、延长网络寿命。
文档编号H04W48/10GK102076048SQ201010589818
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者应时彦, 汤顺 申请人:浙江工业大学