[发明专利]一种无线传感器网络数据传输优化方法

说明书

本发明是一种基于节点优先度与转发代价的无线传感器网络数据传输优化方法，其特点是：包括基于节点优先度的时隙分配策略和基于转发代价的中继节点选择策略。具有方法科学合理，高效，低能耗，低数据传输时延，能够保证无线传感器网络数据稳定传输等优点。

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，涉及一种基于节点优先度与转发代价的无线传感器网络数据传输优化方法。

背景技术

数据传输优化技术是无线传感器网络中的核心技术之一，对无线传感器网络长期稳定运行具有十分重要的意义。数据传输方法决定了无线传感器网络中数据的发送顺序以及数据传输的路径，合理的数据传输方法可以有效地减少网络中的碰撞冲突，降低节点发送数据的等待时延。同时，由于数据传输过程在整个网络的工作过程中占有最大的能耗比重，因而研究高效、节能的数据传输方法是延长节点生命周期的有效途径。

数据传输在分簇式路由协议中主要分为簇内数据传输和簇间数据传输两个部分，在簇内数据传输中，数据传输方法主要采用基于TDMA(时分多址)的时隙分配技术，簇头节点为簇内的节点分配好发送数据的时隙，以防止节点同时向簇头节点发送数据，避免了节点发送数据时产生冲突碰撞；在簇间数据传输中，数据传输方法主要采用多跳转发机制，远离基站的簇头节点将数据通过靠近基站的下一跳节点转发给基站，降低了数据传输的能耗，提高了数据传输的效率。但是它依然存在一些问题，主要体现在：

(1)在簇内数据传输过程中，簇头节点单一的根据成员节点的数目随机的为每一个节点分配对应时隙，并未考虑节点剩余能量信息为各节点合理的分配时隙，剩余能量较少的节点会因为等待时间过长而出现过早死亡的现象。

(2)在簇内数据传输过程中，簇内的每一个成员节点的数据到达速率不同，数据到达速率较大的节点如果分配到了靠后的时隙，其待转发的数据量会很大，不但增加了数据传输的能耗，而且增大了数据传输时延。

(3)在簇间数据传输过程中，只考虑了簇头节点以及其相邻节点的能耗速度对中继节点选择的影响，而没有考虑到中继节点的剩余能量因素，这样会造成剩余能量较少的中继节点因转发其他节点的数据而过早死亡。

(4)在簇间数据传输过程中，并未考虑中继节点与基站之间的距离因素对中继节点选择的影响，这样会造成簇头节点可能会选择远离基站的节点作为其下一跳节点，或者在选择的过程中不能选择距离基站更近的节点作为其下一跳节点，增加了数据传输能耗。

发明内容

本发明的目的是，针对簇内数据传输方法的时隙分配不合理问题、簇间数据传输方法的中继节点选择不合理问题，提出一种方法科学合理，高效，低能耗，低数据传输时延，能够保证无线传感器网络数据稳定传输的基于节点优先度与转发代价的无线传感器网络数据传输优化方法。

本发明的目的是由以下技术方案来优化的：一种基于节点优先度与转发代价的无线传感器网络数据传输优化方法，其特征是：它包括基于节点优先度的时隙分配策略和基于转发代价的中继节点选择策略，

1)所述基于节点优先度的时隙分配策略：在簇内数据传输中的时隙分配阶段，根据剩余能量因子以及数据到达速率计算各成员节点的时隙分配优点度，然后按照时隙分配优先度为节点分配数据发送的优先级，时隙分配优先度表示为(1)式：

ω_m＝η_m·rate_m (1)

其中，η_m表示剩余能量因子，rate_m为成员节点m的数据到达速率,rate_m与节点的缓冲区队列长度有关，表示为(2)式：