[发明专利]基于能量均衡的非均匀分簇多跳的无线传感网络路由协议

说明书

本发明提出一种基于能量均衡的非均匀分簇多跳的无线传感网络路由协议，作为无线传感网络数据传递方法，首先，根据各节点剩余能量、各节点到基站的距离以及各节点到簇头的距离等因素选举簇头，没有成为簇头的节点分别选择加入到与其距离最近的簇头所在的簇中；然后，簇头根据其剩余能量、其到基站的距离构造基于最小生成树的最优传输路径，从而找出最佳的下一跳转发簇头；最后，各节点通过簇内节点单跳、簇头间多跳的通信方式将数据传输给基站。本发明方法能有效节约各节点能量、均衡各节点能耗，从而延长无线传感器网络的生命周期。

技术领域

本发明属于无线传感网络技术领域，涉及一种无线传感网络数据传递方法，尤其涉及一种基于能量均衡的非均匀分簇多跳的无线传感网络路由协议。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)是新兴学科与传统学科的交叉产物，它涵括了微型传感器、无线通信、低功耗嵌入式、生物等多种领域的高新技术。它是由大量的传感器节点组成的自组织网络，这些节点的能量、计算能力、存储能力都很有限，且因为常被部署在人员难以到达的区域，所以其能量不易得到补充或替换。通过无线通信的方式，网络中的节点可将采集的数据信息以单跳或多跳的方式传送给基站。无线传感器网络可配置类型丰富的传感器节点，可测试温湿度、光照度、压力等常规数据，也可测试土壤成分、空气质量等高要求的数据，这些传感器节点可随机分布在人类不宜接近或是无法接近的区域中。此外，无线传感器网络具有自组织等特性，可自行组建网络，不需要人工部署网络。因此，无线传感器网络已经在军事、工业、农业等多个领域得到较为广泛的应用。

在无线传感器网络的众多关键技术领域中，路由协议是研究热点之一。传统网络大都通过有线方式进行数据传输，因此在设计路由时，并没有考虑能量问题。但在无线传感器网络中，由于节点大部分是由电池供能的，能量不易得到补充或替换，所以设计路由时考虑节能因素是非常必要的。

分簇路由算法是无线传感器网络典型的路由算法。分簇路由算法又可分为均匀分簇路由算法与非均匀分簇路由算法，在多跳通信的均匀分簇协议中，簇头不仅要发送本簇的数据，还要转发其他簇的数据，导致靠近基站的簇头节点非常容易过快的死亡，造成网络的能量空洞。针对上述“热点区域”问题，国内外的学者们提出了很多非均匀分簇的路由协议。

然而，采用非均匀分簇方案，一方面在计算候选簇头竞争半径时,没有考虑到了节点密度和节点能量对构建簇结构大小的影响；另一方面通过生成随机数与阐值比较,随机选取候选簇头，没有节点的能量和到基站的距离。

发明内容

本发明提出一种无线传感网络数据传递方法，能有效节约各节点能量、均衡各节点能耗，从而延长无线传感器网络的生命周期。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种无线传感网络数据传递方法，首先，根据各节点剩余能量、各节点到基站的距离以及各节点到簇头的距离等因素选举簇头，没有成为簇头的节点分别选择加入到与其距离最近的簇头所在的簇中；然后，簇头根据其剩余能量、其到基站的距离构造基于最小生成树的最优传输路径，从而找出最佳的下一跳转发簇头；最后，各节点通过簇内节点单跳、簇头间多跳的通信方式将数据传输给基站。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：第一，采用了非均匀分簇思想，在计算候选簇头竞争半径时，考虑到了节点密度和节点剩余能量对构建簇结构大小的影响；第二，簇头再根据簇头剩余能量、簇头到基站的距离构造基于最小生成树的最优传输路径；第三，通过簇内节点单跳、簇头多跳通信的方式将数据最终传输到基站。本发明数据传输方法能有效节约能量和均衡节点能耗，从而延长无线传感器网络的生命周期。

附图说明

图1是本发明具体实施方案的结构示意图；

图2是本发明具体实施方案中邻居节点表的结构示意图；

图3是本发明具体实施方案中的簇头的结构示意图。

具体实施方式