[发明专利]一种无线传感器网络中能耗均衡的簇间多跳路由控制方法

权利要求书

1.一种无线传感器网络中能耗均衡的簇间多跳路由控制方法，其特征在于包括下列步骤：

1)根据簇头选取方法，选取合适的簇头；

2)根据成簇方法，对网络中节点进行分簇；

3)根据簇间多跳路由算法，形成簇间协作传输路由；

4)判断是否存在热区问题，即给热区内的节点设置一个传输数据量的门阈值，当节点的传输数据量超过门阈值，判断为存在热区问题进行步骤5)，否则进行步骤6)；

5)解决热区问题，即令能量最大、帮助其他簇头节点转发次数少的簇内节点作为备选节点，传输超过门阈值部分的数据；

6)根据簇间多跳路由，进行节点间的数据传输；

7)计算簇内节点和簇头节点的能耗，并更新网络中节点的剩余能量；

8)统计网络总能量消耗和网络中的存活节点个数，轮数加1；

9)判断是否有存活节点，若有存活节点进行步骤10)，否则结束仿真；

10)计算网络中能量衰竭的簇头节点个数；

11)若能量衰竭的簇头个数小于等于3，进行步骤12)，否则进行步骤1)；

12)簇头选择切换，即对于簇头能量衰竭的簇，选取簇中能量最大的簇内节点代替原簇头，继续完成原簇头的工作；之后进行步骤3)。

2.根据权利要求1所述的无线传感器网络中能耗均衡的簇间多跳路由控制方法，其特征在于：步骤3)所述的簇间多跳路由算法，簇间路由采用“单跳”还是“多跳”的数据传输方式，需要根据簇头节点i与sink节点间的距离来判断；距离值d_lin作为临界距离，簇头节点i到簇头节点j的距离为d_{i_j}，簇头节点j到sink节点的距离为d_{j_sink}，簇头节点i到sink节点的距离为d_{i_sink}；当d_{i_sink}≤d_lin时，采用“单跳”的方式，即簇头节点i直接将信息发送给sink节点；当d_{i_sink}＞d_lin时，若满足不等式关系协作有利，故采用“多跳”的方式；

将所有簇头节点i，按照距sink节点的距离降序排序，是为了先为距离sink节点最远的簇头节点寻找下一跳节点，直到形成簇头节点i到sink节点的簇间路由；再为除热区外剩余的距离最远的簇头节点寻找下一跳节点，直到形成到sink节点的簇间路由；以此循环迭代直到所有簇头节点都有明确的路由；

为簇头节点i寻找下一跳节点时，满足条件的节点j为下一跳备选节点，式中d_{i_j}为簇头节点i到簇头节点j的距离，d_{j_sink}为簇头节点j到sink节点的距离，d_{i_sink}为簇头节点i到sink节点的距离；用公式(1)为每个备选节点j都算一个F判断值，降序排序，F判断值最大对应的节点j选为确定的下一跳节点；

从备选下一跳节点j中选择合适的节点，需要考虑当前的实时剩余能量，不光考虑能量大的节点，还要考虑帮助其他簇头节点转发的次数；依据能量越大，帮忙转发的次数越少的备选节点为下一跳节点，那么判断值为：

E_R(j)＝lE_elecNum_CH(j) (2)

E_F(j)＝lE_fuseNum_CH(j) (3)

其中F(j)为判断备选下一跳节点j是否合适的判断值，每个备选节点j都算一个值，降序排序，判断值最大的选定为确定的下一跳节点；E(j)为簇头节点j的剩余能量，E_R(j)为簇头节点j收集所有簇内节点数据消耗的能量见公式(2)，E_F(j)为簇头节点j对收集到的簇内节点数据进行数据融合消耗的能量见公式(3)，数据长度为lbit，Num_CH(i)为属于簇头节点i的簇内节点的个数，N_j为记录簇头节点j帮助其他簇头节点转发的次数，λ₁为参数，常量E_elec＝50nJ/bit，E_fuse＝5nJ/bit。