[发明专利]一种无线传感器网络层次式分簇路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络的层次式分簇路由方法。该方法传感数据及 时、准确、高效地传输提供保障，属于传感器网络技术和无线通信技术的交叉领 域。

背景技术

无线传感器网络技术是伴随着通信技术、微系统技术、计算技术等技术的发 展而产生的，它能协作地感知、采集和处理网络覆盖区域内监测对象的信息，在 交通、军事、医疗等领域有广阔的应用前景。但无线传感器网络有自身的不足， 相对于传统无线网络而言，主要表现在节点的能量有限、处理能力、存储容量、 和通信带宽等几个方面。由于传感器节点是由电池供电，能量有限的问题尤为突 出。在无线传感器网络中，无线通信是能量的主要消耗者。路由算法选择采集信 息和控制消息的传输路径，决定哪些节点形成转发路径，路径上的所有节点都要消 耗一定的能量来转发数据，因此路由算法是影响传感器节点能量消耗的重要因素之 一。

发明人在研究中发现，在节点随机撒播的传感器网络中，利用密集部署的各 个节点建立多条从源节点到目的节点的数据传输路径，将能够有效提高节点的传 输效率，提升其数据传输成功率，分簇的方式可以降低网络延迟，是最优化能量 使用效率的方式，多跳的方式可以充分发挥数据融合的作用减少数据量。将网络 中的节点划分为若干个层次，再结合分簇方法，同时采用簇内簇头轮换机制，提 高网络的生存时间。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种无线传感器网络层次式分簇方法，该方 法以密集部署的无线传感器网络节点为依托，以提高传感器网络生存时间为目 标，构建从源节点到目的节点的传感数据传输路径，保证了传感数据和普通传感 数据及时、可靠地到达目的节点。

技术方案：本发明建立了一种无线传感器网络的层次式分簇路由方法，其基 本的系统组成包括：

普通节点：可以感知其周围空间的温度、湿度、光照度、气体浓度等环境信息 的无线传感器网络节点。普通节点同时具备数据包转发能力，可以将其自身产生 的传感数据或接收到的其它节点的传感数据发送到其通信能力可达的任何节点；

中继节点：具备数据转发能力的节点。本发明中定义网络中任何普通节点都 可以成为中继节点。中继节点拥有一块数据接收缓冲区，用于暂存接收到的数 据，一旦该数据被中继节点处理完毕，则其占用的部分缓冲区将释放；

源节点：具有传感能力并发出传感数据的普通节点；

汇聚节点：传感数据最终传输到的节点；

簇头：一个簇的非簇头节点将其数据都发送给簇头节点，为减少冗余数据的 传输，簇头节点，将数据发送给下一跳的簇头，最后传给汇聚节点。

定义

层：这里的层次是将网络中的所有节点化为几个层次，每个层次的簇都要承 担后面层次的簇发来的数据的转发任务。

构建时间：网络一层中簇划分好所需要的时间。

自由节点：未加入任何簇的节点。

本发明无线传感器网络的层次式分簇路由方法所包含的步骤为：

1)在网络环境内，随机、均匀撒播多个具有相同初始能量E、相同通信能力 与传感能力的传感器节点，传感器节点知道自己的地理位置；各个传感器节点有 自己唯一的ID，每个节点都能感知自己的剩余能量，撒布的传感器节点总数已 知，网络中的不计汇聚节点的节点总数为M；

2)汇聚节点部署在网络的顶端，各个普通传感器节点可以直接和汇聚节点通 信，汇聚节点的功率和数据处理能力要远强于普通传感器节点；