一种楼宇wsn中能量均衡路由建立的方法【专利摘要】本发明涉及一种楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法。其技术方案是：所述楼宇WSN是由一个汇聚节点和m行n列的N(N＝m×n，m、n均为大于2的正整数)个节点组成，根据节点i(i为1～N的正整数)的路由负载RLi的数学模型得到每个节点i的路由负载RLi，根据节点i的路由负载RLi值，删除节点间冗余的逻辑链路，当网络中的每列节点i的路由负载RLi各自都达到均衡后，保存此时的路由表，生成新的网络拓扑。节点i接收到或发送数据包P时在各自路由表routing_table“路由次数”列上加1，节点i发送数据包P时，优先选择路由表routing_table中“路由次数”小的节点发送。本发明具有延长网络生存期、提高传输的可靠性和网络能耗均衡的特点。【专利说明】一种楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法【
技术领域：
】[0001]本发明属于楼宇WSN(WirelessSensorNetwork)【
技术领域：
】。尤其涉及一种楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法。【
背景技术：
】[0002]无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,简称WSN)是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域内被监测对象的信息，最后发送给观察者。由于WSN中节点数目成千上万，每个节点的能量、处理能力以及无线通信能力都相对有限，若经常需要人工维护，无疑是加大了各方面的负担。所以如何高效地利用有限的能量和资源，如何通过建立合适的路由来尽可能延长网络生存期，成为WSN中研究的热点问题之一。有关研究表明，WSN中处理器和各种传感器模块的功耗随着技术的进步越来越低，而无线通信模块是WSN中最消耗能量的部分。因此，无线通信的次数和距离直接影响到节点的能耗和整个网络的生存期。[0003]WSN采用多跳技术，每个节点上传的数据沿着其它节点逐跳地进行传递，在传递过程中，数据可能会被内层的多个节点存储和转发，经过多跳路由之后到达汇聚节点，这必将导致内层部分节点因承受的数据发送量较重，能耗过快而提前“死亡”，最终导致网络中其它节点负荷加重而缩短了整个WSN的生存期。由此可见，设计更加优化的WSN路由建立方法和平衡网络能量消耗以降低WSN结点的能耗和延长网络寿命是本领域技术人员关注的重点。[0004]WSN路由主要分为两个大类，即分簇路由和平面路由:分簇路由是以LEACH算法为代表的一系列WSN分簇路由，通常应用在大规模WSN中，但是楼宇通常是小型WSN，而且该算法簇头选择随机性太大，若簇头相距过近或者簇头处于网络边缘，则部分远离簇头的节点容易能耗过大而提前死亡。而以AODVjr协议等为代表的平面路由协议主要是通过发现一条距离最短、能耗最小的路径来路由数据包，但是单条路径能耗最小并不代表能延长整个WSN的生命期，倘若频繁地使用同一条路径，会使该条路径上的节点过早耗尽电能，从而缩短了整个网络的生命期。【
发明内容】[0005]本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种延长网络生存期、提高网络传输的可靠性和网络能耗均衡的楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法。[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:所述楼宇WSN是由一个汇聚节点和m行η列的N(N=mXn,其中m、η均为大于2的正整数)个节点组成，楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法是:[0007]步骤1、将所述的楼宇WSN配置成一个η列的网络拓扑。[0008]步骤2、汇聚节点收集网络拓扑信息，为每个节点构造一张路由表routing_table;所述路由表routing_table由“上一跳”列、“下一跳”列、“目的”列和“路由次数”列组成，路由表routing_table的“上一跳”列和“下一跳”列包含所有的可连接的逻辑链路。[0009]步骤3、节点i(i为I~N的正整数)的路由负载RLi的数学模型为:【权利要求】1.一种楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法，其特征在于所述楼宇WSN是由一个汇聚节点和m行η列的N(N=mXn,其中m、η均为大于2的正整数)个节点组成，楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法是:步骤1、将所述的楼宇WSN配置成一个η列的网络拓扑；步骤2、汇聚节点收集网络拓扑信息，为每个节点构造一张路由表routing_table;所述路由表routing_table由“上一跳”列、“下一跳”列、“目的”列和“路由次数”列组成，路由表ixnitingjable的“上一跳”列和“下一跳”列包含所有的可连接的逻辑链路；步骤3、节点i(i为I~N的正整数)的路由负载RLi的数学模型为:RL=1-^-+2χO)Y^DjXilXl1-1)Ν.^i=l式(I)中=Di表示节点i每秒发送的数据包数目，Ii表示节点i所在的网络列数，Ii=1，2，...，η,表示节点i的上一跳节点的集合，X表示节点i的上一跳节点的集合中的一个节点，Xnh表示节点X的下一跳节点，RLx表示节点X的路由负载，Arof表示节点X的下一跳节点个数，N表示子节点的总个数；计算节点i的路由负载RLi时,从终端节点逐列往上列计算；对于第η列的节点,式(I)中“+”的右边部分为O;根据节点i的路由负载RLi值，找出I~(η-1)列中节点i的路由负载RLi值最大的节点iRL恤，然后在所述路由负载RLi值最大的节点、順的“上一跳”节点中，找出与所述路由负载RLi值最大的节点iML繼同行的节点‘再删除所述路由负载RLi值最大的节点?κι恤与所述路由负载RLi值最大的节'.同行的节点im的逻辑链路；若存在2个以上所述路由负载RLi值最大的节点，则逐一删除所述路由负载RLi值最大的节点iRitmx与所述路由负载RLi值最大的节点同行的节点L的逻辑链路；步骤4、再计算每个节点i的路由负载RLi,当第I~(η-1)列中的每列节点i的路由负载RLi各自都达到均衡后，保存此时的路由表ixnitingjable;若第I~(n_l)列中存在某一列节点i的路由负载RLi未达到均衡,贝U在此时的路由表routing_table的基础上,重复步骤3，直至第I~(η-1)列中的每列节点i的路由负载RLi各自都达到均衡后，保存路由表routing_table；步骤5、当所述楼宇WSN的一个节点i发送数据包P1时,先在所述节点i的所有邻居节点中查找有无目的节点D;如果查有目的节点D，则将数据包P1直接送达目的节点D，然后在所述节点i的路由表routing_table的“路由次数”列上加I;如果未查找到目的节点D,则查询所述节点i的路由表routing_table,选择所述节点i的路由表routing_table中“下一跳”节点中“路由次数”最小的一个节点imin建立连接，发送数据包P1，然后在所述节点i的路由表routing_table中的“路由次数”列上加I;所述节点imin接收到数据包P1时，在所述节点imin的路由表routing_table中的“路由次数”列上加I;步骤6、所述节点imin发送数据包P1时，同步骤5，直至目的节点D接收到数据包P1；步骤7、对于后续数据包P」(j为大于I的正整数)的发送，同步骤5~步骤6。【文档编号】H04W40/10GK104080143SQ201410344323【公开日】2014年10月1日申请日期:2014年7月18日优先权日:2014年7月18日【发明者】李晓卉,尚志文,陈广,赵兵,梁晓兵申请人:武汉科技大学,中国电力科学研究院