一种极大化无线传感器网络寿命的动态路由协议的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种动态路由协议，特别是设及一种极大化无线传感器网络寿命的动 态路由协议。
【背景技术】
[0002] 无线传感器网络是由微小的传感器节点借助无线通信W自组织的方式构成的数 据采集网络。由于传感器网络节点能量、计算资源、通信能力和节点可靠性都是十分有限 的，因此，如何充分利用节点能量增加传感器网络寿命成为当前无线传感器网络研究的重 要课题之一。
[0003] 无线传感器网络路由算法必须要考虑到传感器的特点：能量有限、存储容量有限、 计算能力有限和无线发射距离有限。路由算法在考虑路由能量效率的同时考虑网络节点的 负载均衡，路由算法不应该频繁使用某条路径或某几个节点（尽管能量效率很好），否则有 关节点的能量将很快耗尽，引起网络分立和网络监测数据不完整，或网络实效。在设计路由 协议时，应考虑两个问题：均匀使用节点能量和数据融合。从整个网络来看，应该平衡使用 各个节点的能量消耗，否则某些节点过早地耗尽能量会导致缺少某些区域的信息或者网络 擁痕。另外，路由过程的中间节点并不是简单的转发所收到数据，由于同一区域内的节点发 送的数据具有很大的冗余性，中间节点需要对运些数据进行数据融合，只转发有用的信息。 数据融合有效降低了整个网络的数据量。
[0004] 为增加网络寿命，文献"Maximum lifetime routing inwireless sen-sornetworks"中，化ang J H和化ssiulas L.提出的用线性规划的方法来最大化网络寿命； 文南犬''A theory formaximi-zin邑 the lifetime of sensor networks''基于中白蕾托最优理 论，提出一种在不减少其他节点寿命的前提下最大化网络寿命的方法；文献"Energy-efficient schemes for wireless sensor networks with multiple mobile base stations"则将基站位置选择问题模型化为线性规划问题，通过适当地调整基站位置来减 少节点的能耗，W增加网络寿命。然而上述文献中网络寿命的定义为网络中第一个失效节 点的寿命。显然，由于个别节点的失效而导致整个网络信息的传输过程的终止是不能充分 利用节点的能量的，也就降低了网络寿命和基站接收信息的数量。
【发明内容】
[0005] 为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种极大化无线传感器 网络寿命的动态路由协议，其将传感器网络的寿命拓展为网络中能够向基站传输信息节点 的寿命，首先通过线性规划确定节点的路由策略W最大最小节点寿命，当场景中的传感器 节点由于能量耗尽而无法继续向基站发送信息时，基站将根据网络的拓扑结构更新节点的 路由策略，最后当场景中不再有节点能够向基站传输信息时网络寿命终止，从而达到了根 据网络的拓扑结构更新节点的路由策略W延长网络寿命，增加基站接收信息的数量和提高 节点能量使用效率的目的。
[0006] 为达上述及其它目的，本发明提出一种极大化无线传感器网络寿命的动态路由协 议，其实现步骤如下：
[0007] 步骤一，通过线性规划确定节点的路由策略W最大最小节点寿命，获取节点的路 由f胃息；
[0008] 步骤二，当场景中的传感器节点由于能量耗尽而无法继续向基站发送信息时，基 站根据网络的拓扑结构更新节点的路由策略；
[0009] 步骤=，当场景中不再有节点能够向基站传输信息时网络寿命终止。
[0010] 进一步地，于步骤一之前，还包括如下步骤：
[0011] 进行初始化，获取场景中的拓扑信息，令k=1。
[0012] 进一步地，于步骤二中，如果存在基站的一跳节点，则转至步骤一，令k = k+l。
[0013] 进一步地，于步骤一中，为保证基站接收信息的有效性，要求场景中的所有传感器 节点将其采集的信息通过一定的路由发送给基站。
[0014] 进一步地，于步骤一中，利用下式执行线性规划过程，获取节点的路由信息：
[001 引 max/； = min t!， I ^N. y I己N, Xu么貧，
[0016] s.t. ^ (x,., - X ..) = R-, ￥i 巨-V, Vj 巨來 柳 1)占 < Ei，yi & N
[0017]其中，T拥应k拓扑结构时网络的寿命，町与W为节点Vi向节点V泼送的信息数量 及节点V掏节点Vi发送的信息数量，R功路由第il?兆节点信息，N为传感器节点。
[001引进一步地，于步骤S中，当= 1^7]时，网络寿命终止。 友
[0019] 进一步地，该动态路由协议适用于网络节点负载集中的无线网络。
[0020] 进一步地，N只传感器被随机均匀地抛洒到场景中，每周期采集Si信息W多跳的方 式发送给基站。
[0021] 进一步地，基站作为网络中唯一的信宿节点用0号节点标识，基站能耗不予考虑。
[0022] 进一步地，假设基站能够通过GPS或者其他的定位算法获得场景中传感器节点的 位置信息，基站根据网络的拓扑结构计算节点的路由策略，然后，向场景中的节点广播路由 f目息。
[0023] 与现有技术相比，本发明一种极大化无线传感器网络寿命的动态路由协议，其将 传感器网络的寿命拓展为网络中能够向基站传输信息节点的寿命，首先通过线性规划确定 节点的路由策略W最大最小节点寿命，当场景中的传感器节点由于能量耗尽而无法继续向 基站发送信息时，基站将根据网络的拓扑结构更新节点的路由策略，最后当场景中不再有 节点能够向基站传输信息时网络寿命终止，从而达到了根据网络的拓扑结构更新节点的路 由策略W延长网络寿命，增加基站接收信息的数量和提高节点能量使用效率的目的。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明一种极大化无线传感器网络寿命的动态路由协议的实现流程图。
【具体实施方式】
[0025] W下通过特定的具体实例并结合【附图说明】本发明的实施方式，本领域技术人员可 由本说明书所掲示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同 的具体实例加 W施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离 本发明的精神下进行各种修饰与变更。
[0026] 在详细说明本发明之前，先定义本发明的网络拓扑模型：
[0027] 给定一个无线传感器网络G= (V，E)，其中，集合V是节点集对应场景中静止的节 点，集合E是边集。对Vi ,VjEV, (Vi ,VjEE,当且仅当Vi, Vj位于相互的传输范围之内。Ni是Vi的 邻居节点集合。N只传感器被随机均匀地抛洒到场景中，每周期采集Si信息W多跳的方式发 送给基站。基站作为网络中唯一的信宿节点用0号节点标识，基站能耗不予讨论。