基于区域划分的分层链树路由方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于区域划分的分层链树路由方法，包括：步骤1，将无线传器感网络划分为多个区域；步骤2，使每个所述区域单独成簇，并按照PEGASIS协议将所述簇内的节点通过遗传算法在相应的每个所述区域内形成第一链路；步骤3，按照能量最大化原则，在每个所述簇内选取簇头；步骤4，按照PEGASIS协议将所述簇头与Sink节点之间的通信链路通过遗传算法形成第二链路；步骤5，将所述第二链路改造成以Sink节点为中心的分层链树；步骤6，使节点数据沿着所述分层链树并通过数据融合传递给Sink节点，经过预定的通信时间后，跳转执行步骤1。本发明有效降低了LEACH算法中节点之间采用单跳方式导致的长距离通信所产生的能耗。
【专利说明】基于区域划分的分层链树路由方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线路由【技术领域】，特别是涉及一种基于区域划分的分层链树路由方法。
【背景技术】
[0002]无线传感器网络是一种特殊的无线通信，它是有许多节点通过无线自组织网络的方式构成的，由于传感器节点的电源能量、计算能力和通信能力非常有限，所以必须有一个好的路由协议以尽量延长网络的生存时间和网络性能。
[0003]LEACH协议是一种层次路由算法。普通节点为了避免距离过长而选择通过簇头作为转接来就行通信，有效的减少了普通节点的能量消耗大大提高了网络的稳定时间，延长了传感器网络的生存时间。但是LEACH协议存在着以下缺点，具体如下:
[0004]LEACH的簇头选举是采用随机选举的方式，簇头的分布不均匀，导致部分区域的节点与簇头的通信距离很大，增加了部分节点的通信耗能。
[0005]簇头采用单跳的方式直接和基站通信，不论两者之间的距离远近，当网络规模很大的时候，通信的范围也很广，从而导致簇头消耗过多的能量导致节点过早死亡。
[0006]簇内节点和簇头的通信也是采用单跳的方式通信，当网络规模很大的时候，增加了簇头的能量负担同时也增加了节点的通信能耗。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种基于区域划分的分层链树路由方法，以解决现有技术中LEACH算法中节点之间采用单跳方式导致的长距离通信能耗高的问题。
[0008]为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种基于区域划分的分层链树路由方法，其特征在于，包括:步骤1，将无线传器感网络划分为多个区域；步骤2，使每个所述区域单独成簇，并按照PEGASIS协议将所述簇内的节点通过遗传算法在相应的每个所述区域内形成第一链路；步骤3，按照能量最大化原则，在每个所述簇内选取簇头；步骤4，按照PEGASIS协议将所述簇头与Sink节点之间的通信链路通过遗传算法形成第二链路；步骤5，将所述第二链路改造成以Sink节点为中心的分层链树；步骤6，使节点数据沿着所述分层链树并通过数据融合传递给Sink节点，经过预定的通信时间后，跳转执行步骤I。
[0009]进一步地，所述步骤I中的所述无线传感器网络为正方形，所述正方形的无线传器感网络划分为16个所述区域。
[0010]进一步地，所述正方形的无线传器感网络划分为16个所述区域包括:将所述正方形沿其对角线和中位线划分为八个区域；在所述正方形内划出一个同心的内部正方形；所述内部正方形将所述八个区域划分为16个区域。
[0011]进一步地，所述步骤I还包括:通过调节所述内部正方形的边长改变簇头的负载平衡因子。
[0012]进一步地，所述负载平衡因子LBF根据下式计算:
【权利要求】
1.一种基于区域划分的分层链树路由方法，其特征在于，包括: 步骤1，将无线传器感网络划分为多个区域； 步骤2，使每个所述区域单独成簇，并按照PEGASIS协议将所述簇内的节点通过遗传算法在相应的每个所述区域内形成第一链路； 步骤3，按照能量最大化原则，在每个所述簇内选取簇头； 步骤4，按照PEGASIS协议将所述簇头与Sink节点之间的通信链路通过遗传算法形成第二链路； 步骤5，将所述第二链路改造成以Sink节点为中心的分层链树； 步骤6，使节点数据沿着所述分层链树并通过数据融合传递给Sink节点，经过预定的通信时间后，跳转执行步骤I。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I中的所述无线传感器网络为正方形，所述正方形的无线传器感网络划分为16个所述区域。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述正方形的无线传器感网络划分为16个所述区域包括: 将所述正方形沿其对角线和中位线划分为八个区域； 在所述正方形内划出一个同心的内部正方形； 所述内部正方形将所述八个区域划分为16个区域。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤I还包括:通过调节所述内部正方形的边长改变簇头的负载平衡因子。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述负载平衡因子LBF根据下式计算:
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，只有当所述第一链路内的任何一个节点死亡后才重新构造新的第一链路。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2或5中的所述遗传算法的适应度函数fit为:
fit = (1-(len-minlen)/(maxlen-minlen+0.001)))2 其中，Ien代表按当前序列形成链路的总长度，minlen代表这一代种群所有链路的长度最短的链路长度，maxlen代表这一代种群所有链路中长度最长的链路的长度。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤5中， 在所述第二链路上，按照所述第二链路的顺序依次对簇头与簇头之间、以及簇头与Sink节点之间这两种通信方式的能耗进行分析，如果簇头与上级簇头通信的能耗小于簇头直接与Sink节点的通信的耗能，则该簇头维持原始通信路由；反之，则该簇头与Sink直接通信，从而降低消耗能量。
【文档编号】H04W40/02GK103813406SQ201410056952
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】向满天, 周晓明, 廖莎, 龙承志 申请人:南昌大学