[实用新型]一种基于簇的无线传感器网络路由系统

说明书

技术领域

本实用新型属于无线传感器网络路由领域，是一种基于簇的无线传感器网络路由系统。

背景技术

无线传感器网络常应用于各种布线和电源供给困难的区域、人员不能到达的区域(如受到污染、环境不能被破坏或敌对区域)和一些临时场合(如发生自然灾害时，固定通信网络被破坏)等。无线传感器网络中传感器节点的能量资源、计算能力和带宽都非常有限，而且节点十分密集，设计有效的策略延长网络的生命周期成为无线传感器网络的首要问题。路由协议是网络节点相互通信的基础，无线传感器网络路由协议负责寻找一条传输路径，将数据分组从数据源节点通过网络多跳转发至目标节点。设计合理的路由协议对降低及平衡网络中节点的能耗，延长网络的存活时间有着重要意义。

基于簇的路由协议是目前研究人员比较关注的一类无线传感器网络路由协议。在基于簇的路由协议中，网络被划分为一些各自独立的簇。每个簇由一个簇首和多个簇内成员组成，簇首根据一定的算法机制选出，用于管理或控制整个簇内成员节点，协调成员节点之间的工作，负责簇内信息的收集、数据的融合处理和簇间转发以及最终和网关(Sink)通信。簇的建立和簇首的特定任务分配对于整个系统的可扩展性、网络寿命和能量有效性的提高具有很重要的意义，典型的基于簇的路由协议有LEACH、TEEN、APTEEN、GAF以及HEED等。

这些基于簇的路由协议中，由于簇首距离Sink的距离一般较远，所以在簇首和Sink之间通信时采取多跳的方式(即通过簇首组成的骨干网实现多跳路由)更有利于节约能量。而且采用簇首转发数据的方法，传输链路经过的跳数较少，网络延时也较小。但是当簇首以多跳通信的方式将数据传输至Sink时，靠近Sink的簇首由于转发大量数据而负载过重，可能过早耗尽能量而失效，这就导致了所谓的“热区”问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，设计一种能有效平衡整个系统的能耗，延长网络存活时间的基于簇的无线传感器网络路由系统。

为了实现本实用新型目的，本实用新型包括如下技术方案：一种基于簇的无线传感器网络路由系统，所述无线传感器网络包括若干各自独立的簇和汇聚点；所述簇包括一个设为簇首的无线传感器和若干个设为簇内成员的无线传感器节点，其特征在于：所述簇首与簇内成员的通讯连接半径R_c与簇首到汇聚点的距离d呈递减关系。

更进一步的，簇首与簇内成员节点的通讯连接半径

Rc=(1-cdmax-d(ni,DS)dmax-dmin)Rc0]]>

其中d_max和d_min分别为网络中的传感器节点到汇聚点距离的最大值和最小值，d(n_i，DS)为簇首n_i到汇聚点的距离；R_c⁰为簇首的通讯连接半径的最大取值，c是用于控制取值范围的参数，在0-1之间取值。

更进一步的，在与汇聚点距离小于阈值DIS的簇首中设有一个主簇首，所有簇首的数据都聚合连接到主簇首，经过融合与压缩后发送到汇聚点。