[发明专利]一种基于通信节点的WSN自主聚类分簇路由方法

权利要求书

1.一种基于通信节点的WSN自主聚类分簇路由方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

首先选择出网络中通信节点，然后利用通信节点来选择簇头，对网络进行分簇，并根据簇头间接触概率再次进行聚类，以减轻簇头的负载，然后以通信节点为链首簇头节点为链节点形成链状路由，最后对传输路径进行加权优化，采用多跳传输方式进行数据传输；

包括以下步骤：

无线传感器网络首先执行初始化过程，然后将监测区域划分为单跳和多跳传输区域，接着再按轮次进行工作；

协议初始化，在初始化期间，节点利用RSSI计算与基站距离，首先，基站在网络中发送广播消息，然后节点根据接收到广播消息的信号强度来计算与基站的距离；根据距离选择所处区域；如果节点与基站之间的距离小于阈值，则节点属于内部区域，否则节点位于外部区域；

在内部区域簇首与基站交互采用单跳传输，在外部区域采用多跳传输；在内部区域中，数据将通过簇首单跳传输直接发送到基站，而外部区域中建立以通信节点为链首的链状路由结构，通过多跳传输将数据发送到基站；当簇首与基站距离小于预设阈值，多跳传输的能量消耗大于单跳传输的能量消耗；将无线传感器网络中能耗模型的阈值距离作为划分区域的阈值；当到基站的距离小于阈值时，簇头的能量使用通过单跳传输将数据传输到基站比多跳传输更有效；初始化过程结束后，开始进入轮的操作；

通信节点选取，首先按规则进行通信节点的选取，然后由通信节点选择簇首，进而形成链状路由，通信节点作为多跳传输的中继节点，同时负责选择簇首；

通信节点轮换，设置动态能量阈值E来避免频繁地更换簇首造成的能量消耗；动态阈值E的值会随着簇内节点剩余能量的变化而变化，簇首节点根据簇成员节点发送过来的能量信息计算簇内剩余节点的平均值；

（1）

其中，符号 Ei为节点i的剩余能量，N为簇内存活节点的总数，将能量阈值设置为簇内节点剩余能量平均值的一半：

（2）

当通信能量小于此阈值时进行通信节点轮换，选择通信节点控制的簇内能量第二多的簇首节点成为通信节点，如此循环往复，直至通信节点剩余能量均小于阈值；

成簇过程，簇间路由建立，在二次聚类阶段完成后，在外部区域会以通信节点为基准进行小范围进行成链操作，并形成区域网络结构，通信节点即为链首；内部区域中的节点不进行成链操作；

所述成簇过程包括：

1)成簇阶段，簇首将由通信节点在聚类阶段选择；

2）二次聚类，在两个簇重叠区域的节点中，选取剩余能量大且节点与两个簇之间的距离之和小的节点作为两个簇的内部网关节点，此网关节点会在两个簇之间建立一个桥梁，控制簇内的数据传输，并且规定进行自主聚类的簇数目最大为三，当自主聚类完成之后就会形成一个新的簇。