[发明专利]无线体域网下基于D算法的动态路由建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态路由方法。

背景技术

无线体域网本质上是一种无线传感器网络，其观测的对象是人体本身，可以判断人体的动作变化和健康状况，对于医疗、娱乐、安全等方面有着十分广阔的应用前景。其网络的组成通常包含中心节点和普通节点；其中，普通节点完成对特定数据的采集和发射，通常还需要对其他节点的数据进行转发；中心节点是网络的中心，它接收各节点发送的数据并可以进行基本的处理，通常中心节点还有这网关的功能，使得体域网接入移动网络或WLAN，使用户和专业人员可以随时查看。

无线体域网需要具有自组网功能，数据往往经过多跳传输来实现，因此处在网络中间的普通节点需要承担距离中心节点较远节点的转发任务。无线体域网各个节点一般由微型电池供电，所以各个节点所携带的能量十分有限，此外，通信链路为无线信道，加之人体周围环境变化对信道影响的不可预测性以及各个节点所测量数据类型的不同，因此要根据无线体域网自身的特点，设计一种能够高效利用节点能量、并且能够合理分配网络整体资源的路由算法是无线体域网所面临的问题中最为重要的。

目前，传统的网络路由算法往往选择汇聚节点到源节点之间跳数最少的路径传输数据，但是对于无线传感器网络而言，由于各个节点的能量十分有限，多次重复使用同一路径传输数据信息，会造成这条路径上的节点消耗能量过快，因而过早死亡失效。由于节点的相继过早退出，原本一个整体的网络变得四分五裂，相互独立，缩短了整个网络的生存周期。

针对上述问题，基于多路径机制的动态路由算法可以有效的解决上述问题。该算法通过在汇聚节点和源节点之间建立多条路径，再根据路径上节点间的剩余能量情况，选择一条节点最小剩余能量最大的路径来进行数据传输。与选择单路径传输的算法比较，多路径算法能够显著提高整个网络的生存周期。

在实际无线传感器网络的应用中，各个节点需要靠电池供电，大部分节点都是相对静止的。因此，基于多路径机制的无线传感器网络动态路由算法提出以下假设：

(1)每个节点是相对静止的，汇聚节点接收其它各个节点传输来的数据信息；

(2)在传感器网络中，汇聚节点的能量为无限大，其它各个节点的初始能量是相同的；

(3)每一轮通信结束后，各个节点计算当前的剩余能量值；

(4)所有节点地位平等，具有相同的计算能力来支持计算路由和信号处理。

Dijikstra算法(以下简称D算法)是由荷兰计算机科学家迪克斯特拉与1959年提出的，是从一个顶点到其余各顶点的最短路径算法，解决的是有向图中最短路径问题。迪杰斯特拉算法主要特点是以起始点为中心向外层层扩展，直到扩展到终点为止。

D算法的具体步骤如下：

已知图G＝(V,E)，将其节点集分为两组：置定节点集G_p和未置定节点集G-G_p。其中G_p内的所有置定节点，是指定点v_s到这些节点的路径为最短(即已完成最短路径的计算)的节点。而G-G_p内的节点是未置定节点，即v_s到未置定节点距离是暂时的，随着算法的下一步将进行不断调整，使其成为最短径。在调整各未置定节点的最短径时，是将G_p中的节点作为转接点。具体地说，就是将G_p中的节点作为转接点，计算(v_s,v_j)的径长(v_j∈G-G_p)，若该次计算的径长小于上次的值，则更新径长，否则，径长不变。计算后取其中径长最短者，之后将v_j划归到G_p中。当(G-G_p)最终成为空集，同时G_p＝G，即求得v_s到所有其他节点的最短路径。

发明内容

本发明是为了平衡了网络中的能量消耗，延长整个网络的生存周期，从而提供一种无线体域网下基于D算法的动态路由建立方法。

无线体域网下基于D算法的动态路由建立方法，在无线体域网中，它由以下步骤实现：

步骤一、中心节点使用洪泛的方法获得网络的初始拓扑结构、与各节点间的距离和能量信息，初始化结束之后，中心节点获得如下信息：

网络中各节点的初始拓扑结构、各节点的剩余能量和各节点的初始能量水平；