[發(fā)明專利]一種基于能量均衡的簇內(nèi)蜂窩分割的無線傳感路由算法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310393294.4
• 申請(qǐng)日: 2013-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN103561406A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖廣兵;孫寧;陳勇;馬健霄;黃銀娣;陳寧;韓寶瑞;羊玢;萬茂松;呂立亞;王妍;朱家聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W16/02
• 分類號(hào): H04W16/02;H04W40/10;H04W40/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于能量均衡的簇內(nèi)蜂窩分割的無線傳感路由算法，對(duì)整個(gè)無線傳感區(qū)域進(jìn)行分簇并選舉簇頭，通過簇頭實(shí)現(xiàn)簇間通信，其特征是：

1)在傳感區(qū)域內(nèi)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)中所有傳感節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布，基站向?qū)哟涡蛡鞲芯W(wǎng)絡(luò)廣播指令，并等待數(shù)據(jù)返回。

2)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的周期性運(yùn)行時(shí)間由兩部分構(gòu)成：分簇時(shí)間和傳感時(shí)間。其中，分簇時(shí)間小于傳感時(shí)間，以提高數(shù)據(jù)通信效率，降低網(wǎng)絡(luò)延遲。

3)在分簇過程中，無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的傳感節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身剩余能量R_res和簇內(nèi)平均可達(dá)能量(AMRP，Average?Minimum?Reach-ability?Power)周期性選舉簇頭，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能量負(fù)載的平均分配。

4)每個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身剩余能量R_res產(chǎn)生一個(gè)0～1的隨機(jī)數(shù)，R_res越大，產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)也越大。隨機(jī)數(shù)大于某一固定閥值的傳感節(jié)點(diǎn)被選舉為“臨時(shí)簇頭”。各個(gè)臨時(shí)簇頭分別計(jì)算各自的AMRP，如果區(qū)域中存在多個(gè)臨時(shí)簇頭，則具有最小AMRP的臨時(shí)簇頭被選舉為最終簇頭；如果不存在多個(gè)臨時(shí)簇頭，則臨時(shí)簇頭自動(dòng)變?yōu)樽罱K簇頭。

5)在傳感過程中，各個(gè)簇頭接收基站的指令并匯聚簇內(nèi)區(qū)域所有傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，以中繼的方式將數(shù)據(jù)信息發(fā)送至基站。

2.如權(quán)利要求1所述的無線傳感路由算法，對(duì)分簇后的簇內(nèi)區(qū)域進(jìn)行蜂窩狀再分割，通過蜂窩節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)簇內(nèi)通信，其特征是：

1)以傳感節(jié)點(diǎn)的有效通信距離R為半徑，將分簇后的簇內(nèi)區(qū)域劃分為若干蜂窩狀子區(qū)域。

2)選取蜂窩狀區(qū)域的中心點(diǎn)為蜂窩節(jié)點(diǎn)，對(duì)蜂窩狀區(qū)域內(nèi)所有傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯聚和整理。

3)蜂窩節(jié)點(diǎn)將匯聚后的數(shù)據(jù)信息傳送至當(dāng)前區(qū)域中的簇頭，完成簇內(nèi)通信。

3.如權(quán)利要求1所述的無線傳感路由算法，對(duì)整個(gè)傳感區(qū)域中的簇頭分布進(jìn)行環(huán)狀分層，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能量在空間上的均衡分配，其特征是：

1)根據(jù)傳感區(qū)域的大小以及傳感網(wǎng)絡(luò)的通信性能指標(biāo)(實(shí)時(shí)性、能量負(fù)載等)設(shè)定環(huán)狀半徑R’，并以基站為圓心，將整個(gè)傳感區(qū)域按照等距離半徑R’分割為若干個(gè)圓環(huán)；

2)按照?qǐng)A環(huán)分層從內(nèi)環(huán)依此向外環(huán)的優(yōu)先級(jí)順序，設(shè)定各個(gè)圓環(huán)的能量閥值R_thre，且各個(gè)圓環(huán)的能量閥值從內(nèi)到外依次逐級(jí)降低。

3)當(dāng)簇頭剩余能量低于當(dāng)前圓環(huán)的能量閥值R_thre時(shí)，終止該簇頭中繼轉(zhuǎn)發(fā)來自其他簇頭數(shù)據(jù)信息的功能，僅保留其收集轉(zhuǎn)發(fā)自身簇內(nèi)數(shù)據(jù)信息的功能；否則該簇頭繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)來自其他簇頭的數(shù)據(jù)信息。