[发明专利]一种无线传感网络的节能方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，特别涉及一种无线传感网络的节能方法。

背景技术

无线传感网络（wireless sensor networks,WSNs）由随机部署在监测区域大量的微小传感器节点构成，能实时地感知和采集周边环境众多信息，并通过自组网、数据融合等方式将信息传递到计算机终端。在无线传感网络中，由于节点本身携带的能量有限，及其微处理器计算能力有限等条件的制约，不适宜做复杂的计算。

同时，无线传感器网络还具有下述特点：被部署在监测区域的节点一般认为不动或者微动、节点可以根据通信距离调整传输功率、节点可以通过接收的信号强度指示RSSI（Received Signal Strength Indication）或其他方式测得其他节点或基站到自己的距离。

针对无线传感器节点能量有限问题，为了延长无线传感器网络的生存周期，结合无线传感网络的上述特点，研究人员提出了很多能量高效的算法，根据是否分层可归结为平面和层次两类。其中PEGASIS（Power-Efficient GatheringinSensorInformationSystem）链式协议是建立在LEACH分簇算法基础上的改进协议，通过贪婪算法生成一条由所有节点组成的单链，然后由链中的节点轮流担任LEADER节点(即在融合全网数据以后负责将数据发往基站的节点)。这种做法可以在最大程度上减少节点的耗能。GAF（geographical adaptive fidelity）协议是以节点的地理位置为依据的算法，通过把检测区域划分成虚拟的单元格，每一个单元格中的节点可以认为是等价的，因此在一个时间段内，一个单元格只需要一个节点实施数据采集，同一单元格内的其他节点可以进入睡眠以节省能量。上述算法存在的不足主要体现在：PEGASIS中已经加入链的邻居不能被再次访问，因此相邻节点间长链不可避免，而且节点轮流当选LEADER节点的策略会导致远离基站的节点过早死亡。而GAF则要求节点配备GPS等额外设备来获取节点地理位置信息，显然会增加无线传感器节点的制造成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的节能路由链式协议改进算法存在的上述问题，通过改善链式协议的不足，以及对冗余节点实行休眠轮作策略，来进一步地减少无线传感器网络中节点能耗，从而延长网络的生存周期。

本发明的技术方案是：一种无线传感网络的节能方法：基于轮作和链式的节能路由协议RPB，包括如下步骤：

第一步：通过贪婪算法建立链路；

第二步：链路建立完毕，通过以下公式选取LEADER节点：

Qi=w1×Ei+w2×1dBS(i)]]>

其中，w₁和w₂为权重值，可以自由选取，满足w₁+w₂=1；E_i为节点i的剩余能量，d_BS(i)为节点i到基站的距离，基站在计算出最大Q值的节点后，向全网络广播该节点成为LEADER的消息；

第三步：每个传感器节点调整自身发射功率以便只有最近邻居才能听到，然后进入数据传输阶段，数据传输阶段使用令牌token机制。

优选方案：第一步的详细过程如下：

步骤1：基站广播hello消息，各个节点分别应答后基站及各个节点得到全局信息；

步骤2：从最远端开始以贪婪算法的方式建链，即从最远端开始寻找离自己最近的未加入链的邻居节点，并请求其加入链中；

步骤3：收到入链请求的节点i在已经加入链的节点中寻找距离最小的邻居节点j，设该两个节点间距离为d_ij；d_threshold与节点传感器的感知半径r有关的一个值；