[发明专利]一种高能效的环形无线传感器网络多跳分簇路由方法

权利要求书

1.一种高能效的环形无线传感器网络多跳分簇路由方法EMRA，其特征在于：包括网络模型、簇管理节点和簇头选举、路由确定三个部分，面向环形无线传感器网络，构建了基于节点剩余能量以及节点到基站的距离的簇管理节点选举权值函数，以及基于节点剩余能量、节点到簇管理节点与簇管理节点到基站距离比的簇头选举权值函数，函数大的节点分别成为簇管理节点和簇头；采用簇头到簇管理节点﹑簇管理节点到簇管理节点或基站的多跳方式，形成最短的到基站的路由路径，从而提高网络能量效率，延长网络生命周期；

所述的簇管理节点和簇头选举通过选出簇中最优的节点来承担数据转发任务，选出次优的节点来融合簇内节点数据并发送至内环簇管理节点；簇管理节点承担数据的转发任务，其对自身位置以及能量有着更严格的要求，所以先进行簇管理节点选举，然后进行簇头选举，它们的选举概率相等，都等于p；簇管理节点的选举考虑到节点的剩余能量，且β表示当前轮中节点到基站的距离，且β＝d_NiB；簇管理节点的选举权值函数V1(n)为:

其中E_c表示当前节点的剩余能量，E₀表示节点的初始能量，表示节点N_i到基站的距离，r是当前网络轮数，S是非簇头节点集，函数值大的节点成为簇管理节点；网络的生命周期与簇头的选举密切相关，网络中簇头不仅需要融合簇内节点所发送的信息，同时也需要把融合后的信息发送到内环簇管理节点，所以簇头的通信能耗相比普通节点比较大；因此考虑节点的剩余能量同时也考虑了节点到簇管理节点的距离与簇管理节点到基站距离的关系；γ表示节点N_j到簇管理节点的距离与簇管理节点到基站距离的比值，且γ越大，表示把数据传输到基站所需能量就越少；簇头选举的权值函数V2(n)为:

函数值大的节点成为簇头；

所述的路由确定是找到最优的多跳路径将数据以高能效的方式传送到基站，步骤如下:

(1)在数据传输阶段开始时,网络中任一a环中某一簇内的节点i把数据发送到簇头N_ic(x_ic，y_ic)(i＝1,2,3,…,n)；簇头N_ic(x_ic，y_ic)把接收的的数据进行融合；

(2)a环中的簇头把所携带有自己的坐标N_ic(x_ic，y_ic)位置的信息m_ic在整个网络中广播；(3)当网络中a-1环中的簇管理节点N_im(x_im，y_im)，接收到网络中节点N_ic发送的广播信息后，a-1环中的簇管理节点N_im(x_im，y_im)同时也将自己的坐标信息m_im发送给a环中的簇头；

(4)a环中的簇头根据a-1环中簇管理节点所发来的信息，计算与各簇管理节点的距离，选择距离自身位置距离最近的簇管理节点，然后把数据传输给该簇管理节点；依次类推，该簇管理节点把数据再转发给下一跳中距离自己最近的簇管理节点，最终把数据信息发送到基站。