[發明專利]一種無線傳感器網絡雙簇頭通信方法及裝置

有效

• 申請號: 201811584741.3
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109495944B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 鐘剛;鄒穗萍;霍穎瑜;周灌行
• 申請（專利權）人: 廣東理致技術有限公司
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/12;H04L12/715
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種無線傳感器網絡雙簇頭通信方法及裝置，路徑傳輸的時間延遲大小直接對應節點間的距離。一般而言，傳輸距離的增大會引起傳播損耗的增加，同時若簇頭節點路徑較直通路徑延遲時間過大會引起匯聚節點處較長的延遲等待，影響合作傳輸的效率，所以選取最小時間延遲的簇頭節點作為源節點的合作簇頭節點，在HEED算法和LEACH算法分別選舉出簇頭的情況下，分別進行比較其傳輸效率，動態選擇簇區中的可選簇頭進行網絡傳輸，延長了網絡整體的壽命。在物理位置和邏輯位置的角度取得了傳輸平衡，提高了網絡的傳輸效率，改善了簇頭節點的使用壽命和路由路徑的選擇。

技術領域

本公開涉及傳感器網絡通信技術領域，具體涉及一種無線傳感器網絡雙簇頭通信方法及裝置。

背景技術

在無線傳感器網絡中，各類傳感器節點的數量不斷增加，對通信系統的復雜性提出了新的要求，很多的重要實時數據，都是通過傳感器網絡的路由路徑進行交換，一旦傳感器網絡的連接出現問題、或者某個傳感器節點出現故障，由于沒有相應的數據備用路徑，可能會導致整個傳感器網絡數據無法交換傳輸，導致傳感器網絡不能正常工作，在無線傳感器網絡初始化時，通過運行LEACH算法、HEED算法來對初始拓撲的路由進行分簇優化。一旦拓撲構建階段建立起優化網絡拓撲，拓撲維護階段必須開始工作，平衡網絡中的能量消耗，使新的簇頭構成的拓撲成為當前最優或接近當前最優狀態，并最終延長網絡的生命周期。

簇頭節點在簇區的節點通信中，承擔的數據傳輸任務重，耗能較大，壽命很短，因此，需要一些技術來提升簇頭節點的使用壽命。傳感器節點、簇頭節點和匯聚節點是無線傳感器網絡的主要組成部分，每種節點都有獨立的能源儲備和能源管理系統，在能量消耗完之后，該節點即不可再使用，因此，需要均衡各個節點的使用頻率以合理的管理節點的使用頻度，防止簇頭節點過早耗盡能量。

發明內容

本公開提供一種無線傳感器網絡雙簇頭通信方法及裝置，路徑傳輸的時間延遲大小直接對應節點間的距離。一般而言，傳輸距離的增大會引起傳播損耗的增加，同時若簇頭節點路徑較直通路徑延遲時間過大會引起匯聚節點處較長的延遲等待，影響合作傳輸的效率，所以選取最小時間延遲的簇頭節點作為源節點的合作簇頭節點，實現有效的合作傳輸。

為了實現上述目的，根據本公開的一方面，提供一種無線傳感器網絡雙簇頭通信方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1，初始化傳感器網絡；

步驟2，根據HEED算法劃分簇區并在各個簇區中選舉出的第一簇頭節點；

步驟3，在簇區中根據LEACH算法在各個簇區中選舉出第二簇頭節點；

步驟4，初始化雙簇頭的簇區；

步驟5，動態選擇簇頭節點與匯聚節點進行通信。

進一步地，在步驟1中，初始化傳感器網絡的方法為，在監測區域內隨機部署N個具有相同初始能量、ID編號從0～N的普通節點，匯聚節點部署在網絡邊緣的隨機一個點。

進一步地，在步驟2或步驟3中，根據HEED算法或根據LEACH算法為，根據HEED算法進行分簇后并在每個簇區中選舉簇頭節點，根據LEACH算法在每個簇區中選舉簇頭節點并不重新劃分簇區。

進一步地，在步驟4中，初始化雙簇頭的簇區的方法為，首先，源節點以廣播的形式向周圍簇頭節點和匯聚節點發送信息，設源節點直傳到匯聚節點的時刻為T₁，源節點根據周圍簇頭節點的ID序列號，按從小到大將其排序，確定簇頭節點轉發信息的順序，δ為人為設定的傳播時間間隔，默認為500毫秒，為避免多簇頭節點同傳到匯聚節點時相互干擾阻塞信道，采用分時傳輸的方法，第一簇頭節點接收到源節點信息后經過δ時間間隔，向匯聚節點發送信息；第二簇頭節點接收到源節點信息后經過2δ間隔后，向匯聚節點發送信息，源節點經過3δ間隔后，直接向匯聚節點發送信息，各節點按順序向匯聚節點發送。