[发明专利]大规模无线传感器网络路由的实现方法

权利要求书

1.一种大规模无线传感器网络路由的实现方法，其特征在于：包括以下算法：

(1)P2P网络覆盖层构建算法：在WSN物理拓扑的基础上，按照改进的LEACH协议轮换选择机制选举出簇首，构建P2P网络覆盖层；

(2)多路径路由产生算法：运行基于DHT的路由算法，负责在簇首与Sink节点间产生多路径路由，保障离Sink节点较远的簇首节点能够通过多跳的方式发送信息，提供对大规模无线传感器网络应用的支持；

(3)最小能耗路径选择算法：在P2P网络覆盖层的基础上，负责从多路径路由中选择最小耗能的路经向Sink节点发送信息，保障簇首节点能耗的均衡，提高大规模WSN网络的平均生命周期；

(4)路由查询算法：路由查询过程中启用节点路由缓存，将查询到的路由信息逐步存入本地路由缓存；

(5)路由维护算法：路由维护负责当节点加入时，系统为它分配相应的坐标空间，当节点退出时，系统保证空出的区域能量移交给剩余节点。

2.根据权利要求1所述的一种大规模无线传感器网络路由的实现方法，其特征在于：算法(1)包括以下步骤：

步骤(1)：每个节点计算自己的当前剩余能量和初始能量，向其它节点广播其能量信息，并记录接收到的网络中其它节点的能量信息；

步骤(2)：节点判断自己剩余能量是否已经小于初始能量的一半，进入步骤(3)；否则，进入步骤(4)：

步骤(3)：节点通过计算自己与Sink节点的相对距离，结合自己所剩的能量状况，解出T(n)值，选举出离Sink节点较近且剩余能量较多的节点成为簇首；

步骤(4)：节点通过计算自己的剩余能量与初始能量比率，解出T(n)值，选举出剩余能量较多的节点成为簇首；

步骤(5)：簇首通知网络中其余节点自己被选为簇首；

步骤(6)：非簇首节点按照先前设置好的参考值，例如信噪比、接收信号强度等，来决定它所要加入的簇，并告知相应的簇首；

步骤(7)：簇首记录簇内节点的数量，当簇内节点数达到预先规定的最大值Nmax时(Nmax＝K/N，K为每轮通信中簇首的数量，N为网络中剩余节点的数量)，簇首以广播方式发送“饱和”信息。收到此信息后，尚未加入该簇的节点将选择其它簇加入；

步骤(8)：簇首根据簇内节点信息产生一个时分多址(TDMA)的方案，分配一个通信时隙给每一个簇内的节点。若簇内节点想给簇首传送分组，必须等到自己的时隙；

步骤(9)：将簇首与Sink节点的MAC地址按照CAN的散列算法产生d维的笛卡尔空间，构建P2P网络覆盖层。簇首门限值T(n)的计算方法如下：

T(n)=P1-P(rmod1P)×EpresentEinitial,n∈G∩Epresent≥12EinitialP1-P(rmod1P)×EpresentEinitial×Dfrthest-DnDfarthest,n∈G∩Epresent<12Einitial]]>

其中E_present表示节点当前剩余的能量，而E_initial表示节点的最初能量，这样做的目的是为了让当前能量较高的节点成为簇首的概率增大；D_farthest表示离Sink节点最远的节点与Sink节点间的距离，D_n表示当前节点与Sink节点间的距离。