[發明專利]樹型無線傳感器網絡的路由優化方法

有效

• 申請號: 201510291253.3
• 申請日: 2015-06-01
• 公開（公告）號: CN104853398B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 周曉明;謝文祥;王薇
• 申請（專利權）人: 蘇州博聯科技有限公司
• 主分類號: H04W40/20
• 分類號: H04W40/20;H04W40/32;H04W40/10
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

1.一種樹型無線傳感器網絡的路由優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

S01：樹型拓撲構建：在WSN物理拓撲的基礎上，計算節點剩余能量，通過調整簇首門限值T(n)輪換選擇簇首，構建樹型拓撲結構無線網絡；

S02：網絡地址生成與路徑產生：基于節點在樹型網路中的位置生成網絡地址，并根據網絡地址生成任意兩個節點間的多跳路由，保障網絡中節點之間能夠通過多跳的方式發送信息；

所述步驟S02具體包括如下：

S21：通過數組arr[d]存儲節點的網絡地址，協調器將自身網絡地址最低位arr[0]置為1，其它位為0，生成協調器的網絡地址，并發送組網請求信標幀；

S22：協調器周圍的節點根據收到的信標幀中的信號強度值RSSI，如果RSSI大于閾值T，則申請加入網絡，否則丟棄信標幀；

S23：如果協調器收到節點的入網請求，則為申請加入的節點分配網絡地址，地址分配方法如下，將arr[d]數組的第二位置1，同時第一位還是1，其它位為0，將此地址分配給第一個申請加入的節點，第二個加入的節點將第arr[d]數組的第二位繼續加1，以此類推；

S24：第一輪節點地址分配完畢后，此時這些節點是網絡的第一層簇首節點，這些節點依次發起組網申請，收到第一層簇首節點組網發起幀的節點記錄各個簇首節點的RSSI值，選擇最高的申請加入；

S25：第一層簇首節點收到申請加入幀后，為其分配網絡地址，具體分配方法如下：將自身網絡地址的最高0位置1，分配給第一個申請加入的節點，并依次將此位加1分配給其它申請加入的節點；此時得到網絡地址的節點是網絡的第二層簇首節點，第二層節點依次轉發組網申請，并分配網絡地址，形成網絡的第三層節點；

S26：以此類推，給整個網絡分配地址完畢；

S27：根據源節點和目標節點的網絡地址，計算兩者的最小父節點；

S28：信息根據源節點的網絡地址依次往上層節點發送，直到到達最小父節點，然后根據目標節點的網絡地址依次往下層節點發送，直到到達目標節點。

2.根據權利要求1所述的樹型無線傳感器網絡的路由優化方法，其特征在于，所述步驟S01具體包括如下步驟：

S11：每個節點計算自己的當前剩余能量和初始能量，向其它節點廣播其能量信息，并記錄接收到的網絡中其它節點的能量信息；

S12：節點判斷自己剩余能量是否小于初始能量的一半，若是，進入步驟S13；否則，進入步驟S14；

S13：節點通過計算自己與Sink節點的相對距離以及剩余能量計算調整簇首門限值T(n)，選舉出離Sink節點較近且剩余能量較多的節點成為簇首；

S14：節點通過計算自己的剩余能量與初始能量的比率，計算調整簇首門限值T(n)，選舉出剩余能量較多的節點成為簇首；

S15：簇首通知網絡中其余節點自己被選為簇首；非簇首節點按照設置的參考值選擇加入的簇，并告知相應的簇首；

S16：簇首記錄簇內節點的數量，當簇內節點數達到預先規定的最大值Nmax時，簇首以廣播方式發送“飽和”信息；收到此信息后，尚未加入該簇的節點將選擇其它簇加入；其中，Nmax＝K/N，K為每輪通信中簇首的數量，N為網絡中剩余節點的數量。

3.根據權利要求1所述的樹型無線傳感器網絡的路由優化方法，其特征在于，所述調整簇首門限值T(n)的計算公式為：

其中，表示節點當前剩余的能量，表示節點的最初能量，表示離Sink節點最遠的節點與Sink節點間的距離，表示當前節點與Sink節點間的距離，p為節點成為簇首節點的概率、r為當前輪數，G為電源電壓范圍的集合。