[发明专利]一种应用于体内纳米网的能耗均衡分簇路由算法

权利要求书

1.一种应用于体内纳米网的能耗均衡分簇路由算法，其特征在于，采用分层分簇的方式，以优先选择剩余能量较多的节点作为簇头更新原则，簇头之间通信方面折中考虑距离与信道质量，建立链路代价函数以确定选择下一跳节点，以上方案同时兼顾纳米节点通信的传输可靠性和能耗均衡性，使得纳米节点能够及时可靠地进行通信，并延长网络的生存周期。

2.如权利要求1所述的应用于体内纳米网的能耗均衡分簇路由算法，其特征在于，算法过程包括如下步骤：

第一步：根据纳米传感器分层(Nanosensor Distribution over Layers,NDL)算法进行分层，每层的半径为nr/2，其中n是层数，r是每个纳米传感器的通信范围，这种划分层的方式可以确保每个纳米传感器的传输范围能够跨越其相邻层。

第二步：根据簇形成算法(Nano Cluster Formation,NCF)进行分簇，纳米节点根据剩余能量竞争成为簇头节点，簇头确定以后其余纳米节点向簇头注册成为簇成员节点，簇形成以后就保持不变。

第三步：纳米控制节点(Nano Control,NC)定期寻找来自所有纳米传感器的数据传输请求包。作为响应，每个活跃数据传输节点(Active Data Transmission Node，ADTN)，即具有要传输的数据的纳米节点NCM)发送传输请求分组。

第四步：纳米控制节点为ADTN分配时隙，并确定数据传输的顺序，然后发送wake-up信息去唤醒某一层的纳米节点，需要发送数据的纳米源节点S在给定时隙将数据直接一跳发送给所在簇的簇头节点；

第五步：簇头节点根据层间数据传输算法DTP传输数据，首先通信范围内的低层簇头节点为下一跳候选节点，候选节点基于与控制节点之间的距离以及信道容量来建立链路代价函数，代价值最小的成为下一跳。

第六步：判断下一跳节点是否是NC，如果是，则最底层的簇头将数据传输给NC，否则簇头将聚合的数据发送给下一跳簇头节点，并重复第五步。

第七步：每一轮数据传输完成以后进行簇头节点的更新，引入自适应打分函数来更新簇头。

3.根据权利要求1所述的应用于体内纳米网的能耗均衡分簇路由算法，其特征在于，第一步使用NDL算法进行分层，根据纳米节点通信范围的一半来划分层次，确保每个纳米节点的通信范围能够跨越相邻层。

4.根据权利要求1所述的应用于体内纳米网的能耗均衡分簇路由算法，其特征在于，簇头节点融合后的数据以多跳路由的形式转发给NC，簇头只需要从低层的相邻簇头节点中挑选下一跳，降低了下一跳选择的复杂度。另外根据距离和信道容量建立链路代价函数，选择距离目的节点近且信道质量很好的节点成为下一跳，能够同时确保传输成功率和传输高效性。

5.根据权利要求1所述的应用于体内纳米网的能耗均衡分簇路由算法，其特征在于，每一轮数据传输完成以后都要进行簇头节点的更新，引入自适应打分函数来更新簇头，选择剩余能量较大且距离原簇头节点距离较近的节点更新成为簇头，确保簇头节点不会因为多次参与数据转发而能量耗尽，能够很好的均衡网络中的能耗。