[發(fā)明專利]一種基于能量收集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異質(zhì)分簇路由方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310278724.8
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103338494A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陽析;金石
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W40/32
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種基于能量收集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)分簇路由方法，其特征在于，該方法將網(wǎng)絡(luò)的運行過程劃分為相鄰的、等長的并且互相獨立的時隙，每個時隙即為一輪，每一輪包括以下步驟：

1）傳感器節(jié)點依據(jù)節(jié)點類型和閾值門限T(s)選舉出最優(yōu)數(shù)量的簇頭節(jié)點，并確定簇內(nèi)節(jié)點，所述簇內(nèi)節(jié)點選擇距自己最近的簇頭節(jié)點作為自身所屬的簇頭節(jié)點，成為該簇的簇內(nèi)成員，一旦簇頭節(jié)點被選定，則所有簇頭節(jié)點使用相同的能量，采用載波偵聽多路訪問接入?yún)f(xié)議主動向網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點廣播自己為簇頭節(jié)點的消息；

所述節(jié)點類型包括普通節(jié)點與高級節(jié)點，節(jié)點類型根據(jù)上一輪確定的能量分界線來判定：節(jié)點能量大于等于能量分界線的為高級節(jié)點，小于能量分界線的為普通節(jié)點；

2）簇頭節(jié)點采用時分多址的方式對簇內(nèi)成員采集到的數(shù)據(jù)信息進行收集與融合，并沿著路由準(zhǔn)則選擇出的簇頭節(jié)點與Sink節(jié)點間的最佳路由路徑將融合后的數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中與計算機直接相連的Sink節(jié)點，所述最佳路由路徑中的中繼節(jié)點均為簇頭節(jié)點；

3）Sink節(jié)點對接收到的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的能量信息和環(huán)境的監(jiān)測信息進行統(tǒng)計，得到網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點的能量信息和環(huán)境熵信息，然后根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果計算出優(yōu)化的簇頭選擇概率p_opt、當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中正常工作的節(jié)點數(shù)量、倍數(shù)因子α和劃分普通節(jié)點與高級節(jié)點的能量分界線，在將上述計算結(jié)果作為網(wǎng)絡(luò)下一輪運行所需參數(shù)廣播告知網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有節(jié)點后，結(jié)束本輪流程，進入下一輪。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于能量收集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)分簇路由方法，其特征在于，所述步驟1）中，閾值門限T(s)與節(jié)點的類型、倍數(shù)因子α和上一輪中的優(yōu)化的簇頭選擇概率p_opt有關(guān)：

若節(jié)點為普通節(jié)點，則閾值門限為：

T(snrm)=pnrm1-pnrm(rmod1pnrm),ifsnrm∈G′0,otherwise]]>

若節(jié)點為高級節(jié)點，則閾值門限為：

T(sadv)=padv1-padv(rmod1padv),ifsadv∈G′′0,otherwise]]>

其中，T(s_nrm)是普通節(jié)點采用的閾值門限，T(s_adv)是高級節(jié)點所采用的閾值門限，s_nrm代表普通節(jié)點，s_adv代表高級節(jié)點，p_nrm＝p_opt/(1+αm)表示普通節(jié)點的簇頭選擇概率，p_adv＝p_opt(1+α)/(1+αm)表示高級節(jié)點的簇頭選擇概率，p_opt是上一輪中的優(yōu)化的簇頭選擇概率，α是倍數(shù)因子，m表示預(yù)定的高級節(jié)點的比例，r是當(dāng)前輪數(shù)，mod代表取模運算，G'是在此輪前1/p_nrm輪中未成為簇頭節(jié)點的普通節(jié)點集，G''是在此輪前1/p_adv輪中未成為簇頭節(jié)點的高級節(jié)點集；

步驟1）中，選舉最優(yōu)數(shù)量的簇頭節(jié)點，并確定簇內(nèi)節(jié)點的方法為：網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點各自隨機生成0-1之間的隨機數(shù)，而后根據(jù)自身的節(jié)點類型，選擇閾值門限，最后將所述閾值門限與自身生成的隨機數(shù)進行比較，如果隨機數(shù)大于閾值門限，則該節(jié)點為簇頭節(jié)點，否則為簇內(nèi)節(jié)點。