[发明专利]面向链式无线传感器网络的分簇路由系统及方法在审

专利信息
申请号: 201410051025.4 申请日: 2014-02-13
公开(公告)号: CN104853396A 公开(公告)日: 2015-08-19
发明(设计)人: 梁炜;张晓玲;马超凡;于海斌 申请(专利权)人: 中国科学院沈阳自动化研究所
主分类号: H04W40/10 分类号: H04W40/10;H04W28/08
代理公司: 沈阳科苑专利商标代理有限公司 21002 代理人: 周秀梅;许宗富
地址: 110016 辽*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 面向 链式 无线 传感器 网络 路由 系统 方法
【权利要求书】:

1.一种面向链式无线传感器网络的分簇路由系统,其特征在于,包括根据节点之间的距离划分的若干个紧密集,每个紧密集包括若干个基本传感器节点和/或数据中继节点;所述每个基本传感器节点安装有传感器,用于采集该紧密集中的数据;所述数据中继节点不安装传感器,用于数据的转发;所述基本传感器节点和/或数据中继节点安装中低功率收发器;所述每个紧密集中的一个节点设置为簇首,其余节点为普通簇成员,其中普通簇成员用于将数据发送给簇首;

还包括增强中继节点,安装大功率收发器,用于与各个紧密集中的簇首进行通信。

2.根据权利要求1所述的面向链式无线传感器网络的分簇路由系统,其特征在于,所述每个紧密集中的节点按照其地理位置信息分配有一个地址。

3.一种面向链式无线传感器网络的分簇路由方法,其特征在于,包括以下步骤:

节点紧密集构造阶段,按照多个基本传感器节点和/或数据中继节点之间的距离将无线传感器网络划分为若干个紧密集,并基于地理位置信息,为紧密集中的节点分配地址;利用现有的LEACH算法,选取紧密集中的一个节点作为簇首,紧密集中的其余节点作为普通簇成员,簇首和普通簇成员构成一个簇;一个紧密集中的簇首也充当其他簇的普通簇成员;

数据收集阶段,普通簇成员以多跳传输方式,采用基于命名机制的分簇路由算法将无线传感器网络中的数据发送给簇首,再由簇首转发到增强中继节点。

4.根据权利要求3所述的面向链式无线传感器网络的分簇路由方法,其特征在于,还包括:

簇首轮换阶段,当普通簇成员检测到簇首的剩余能量低于预设的阈值,或者簇首失效时,紧密集内重新选取簇首。

5.根据权利要求4所述的面向链式无线传感器网络的分簇路由方法,其特征在于,所述簇首轮换阶段具体包括以下实现过程:

簇首以时间T为周期,周期性广播包含自身剩余能量的簇首更新报文;

普通簇成员若发现当前簇首的剩余能量与自身能量的比值低于阈值1/α,则向紧密集内广播簇首变更请求;

紧密集中的所有节点收到簇首变更请求信息后,向当前簇首报告其自身能量;

当前簇首收集完所有普通簇成员的能量信息后,按照能量从高到低的顺序排序,选择剩余能量最多的普通簇成员作为新簇首,并向新簇首发送簇首变更报文,随后向无线传感器网络广播簇首变更消息;

若当前簇首失效,普通簇成员在T时间内收不到簇首变更请求,则普通簇成员广播簇首变更请求,收集同一紧密集中所有节点的剩余能量信息,选择同一紧密集中剩余能量最大的节点作为簇首,并广播新簇首信息。

6.根据权利要求3所述的面向链式无线传感器网络的分簇路由方法,其特征在于,所述节点紧密集构造阶段具体包括以下实现过程:

当节点加入网络时,广播一个加入请求,获取周围节点的紧密集信息;

当加入节点收到包含紧密集信息的加入响应后,通过响应报文RSSI值从高到低的顺序决定待加入的紧密集;加入节点选择RSSI值最高项对应的紧密集,并向此紧密集广播自身地址信息;

基于链式拓扑信息,按照紧密集中节点的加入顺序,为紧密集中的节点分配地址;

紧密集中的所有成员更新自身的紧密集成员表;如果没有待选择的紧密集,则加入节点建立一个新的紧密集,并且自动成为该紧密集的簇首。

7.根据权利要求6所述的面向链式无线传感器网络的分簇路由方法,其特征在于,所述紧密集信息包括紧密集编号以及紧密集成员表;所述紧密集成员表包括同一紧密集中节点的地址。

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