[发明专利]一种极大化无线传感器网络寿命的动态路由协议

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态路由协议，特别是涉及一种极大化无线传感器网络寿 命的动态路由协议。

背景技术

无线传感器网络是由微小的传感器节点借助无线通信以自组织的方式构 成的数据采集网络。由于传感器网络节点能量、计算资源、通信能力和节点可 靠性都是十分有限的，因此，如何充分利用节点能量增加传感器网络寿命成为 当前无线传感器网络研究的重要课题之一。

无线传感器网络路由算法必须要考虑到传感器的特点：能量有限、存储容 量有限、计算能力有限和无线发射距离有限。路由算法在考虑路由能量效率的 同时考虑网络节点的负载均衡，路由算法不应该频繁使用某条路径或某几个节 点(尽管能量效率很好)，否则有关节点的能量将很快耗尽，引起网络分立和网 络监测数据不完整，或网络实效。在设计路由协议时，应考虑两个问题：均匀 使用节点能量和数据融合。从整个网络来看，应该平衡使用各个节点的能量消 耗，否则某些节点过早地耗尽能量会导致缺少某些区域的信息或者网络瘫痪。 另外，路由过程的中间节点并不是简单的转发所收到数据，由于同一区域内的 节点发送的数据具有很大的冗余性，中间节点需要对这些数据进行数据融合， 只转发有用的信息。数据融合有效降低了整个网络的数据量。

为增加网络寿命，文献“Maximumlifetimeroutinginwirelesssen- sornetworks”中，ChangJH和TassiulasL.提出的用线性规划的方法来最大化网 络寿命；文献“Atheoryformaximi-zingthelifetimeofsensornetworks”基于帕蕾 托最优理论，提出一种在不减少其他节点寿命的前提下最大化网络寿命的方法； 文献“Energy-efficientschemesforwirelesssensornetworkswithmultiplemobile basestations”则将基站位置选择问题模型化为线性规划问题,通过适当地调整基 站位置来减少节点的能耗，以增加网络寿命。然而上述文献中网络寿命的定义 为网络中第一个失效节点的寿命。显然，由于个别节点的失效而导致整个网络 信息的传输过程的终止是不能充分利用节点的能量的，也就降低了网络寿命和 基站接收信息的数量。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种极大化无线 传感器网络寿命的动态路由协议，其将传感器网络的寿命拓展为网络中能够向 基站传输信息节点的寿命，首先通过线性规划确定节点的路由策略以最大最小 节点寿命，当场景中的传感器节点由于能量耗尽而无法继续向基站发送信息时， 基站将根据网络的拓扑结构更新节点的路由策略，最后当场景中不再有节点能 够向基站传输信息时网络寿命终止，从而达到了根据网络的拓扑结构更新节点 的路由策略以延长网络寿命，增加基站接收信息的数量和提高节点能量使用效 率的目的。

为达上述及其它目的，本发明提出一种极大化无线传感器网络寿命的动态 路由协议，其实现步骤如下：

步骤一，通过线性规划确定节点的路由策略以最大最小节点寿命，获取节 点的路由信息；

步骤二，当场景中的传感器节点由于能量耗尽而无法继续向基站发送信息 时，基站根据网络的拓扑结构更新节点的路由策略；

步骤三，当场景中不再有节点能够向基站传输信息时网络寿命终止。

进一步地，于步骤一之前，还包括如下步骤：

进行初始化，获取场景中的拓扑信息，令k＝1。

进一步地，于步骤二中，如果存在基站的一跳节点,则转至步骤一，令k＝k+1。

进一步地，于步骤一中，为保证基站接收信息的有效性,要求场景中的所有 传感器节点将其采集的信息通过一定的路由发送给基站。

进一步地，于步骤一中，利用下式执行线性规划过程,获取节点的路由信息：