[发明专利]一种基于动态环的数据路由方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于动态环的数据路由方法及系统。该方法为：定时或循环执行：S1，获取无线传感器网络中除sink节点外其它节点的剩余能量，并根据其它节点的剩余能量分布获取动态环；S2，通过广播确定无线传感器网络中所有节点相对动态环的跳数；S3，在动态环内：除可直接传输到sink节点的节点外，其它节点采用离心路由方式将数据传输到动态环上；在动态环外：所有节点采用向心路由方式将数据传输到动态环上；S4，在动态环上建立数据传输环路，利用数据传输环路将接收的所有数据汇聚至一个节点，并通过节点传输至sink节点。根据网络中节点的剩余能量，动态调整动态环位置，能量消耗均衡，延长了网络寿命，提高了能量利用率。

技术领域

本发明涉及无线传感网络路由技术领域，特别是涉及一种基于动态环的数据路由方法及系统。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，简称WSNs)提供的基本服务之一是对感兴趣领域(Field of Interest，FoI)的监控。通过部署在监测区域的大量传感器节点对被监控区域内的目标进行检测。因此在各种场景中WSNs被广泛应用，以进行目标检测，例如环境监控，军事侦察以及工业自动化等。

WSNs由大量节点构成，每个传感器可作为一个节点，且每个节点的功率、存储以及计算能力受到限制，主要是节点通常采用微型电池供电，且节点往往部署在恶劣的环境，难以替换电池。因此，在不丢失WSNs网络基本功能的前提下，如何合理利用能量尽可能延长网络寿命，使能量利用率最大化是不得不面临的问题。

现有技术中，提出了通过数据聚集进行节能的方法，数据聚集就是将一个或多个传感器节点收集到的数据在数据源或多跳传输过程中进行组合，减少监测数据中的冗余信息，从而有效地减少网络中所需传输的数据量，降低数据传输能耗，达到节约能量的效果。数据聚集虽然能够减少需要传送给sink节点的数据量，从而减少节点的能量消耗，但由于如Sink节点热区效应(即Sink附近节点能量消耗过快，而远离Sink节点的节点能量过剩)等原因导致WSNs网络中节点能量消耗不均衡，会出现部分节点能量耗尽不能再接收外围区域节点的数据进而提前死亡，使得整个WSNs网络寿命不高。因此，如何通过有效的路由算法减少WSNs网络通信能耗和延长WSNs网络生命周期己经成为无线传感器网络面临的重要挑战。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于动态环的数据路由方法及系统。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种基于动态环的数据路由方法，定时或循环执行：S1，获取无线传感器网络中除sink节点外其它节点的剩余能量，并根据其它节点的剩余能量分布获取动态环；S2，通过广播确定无线传感器网络中所有节点相对所述动态环的跳数；S3，在所述动态环内：除了可以直接传输到sink节点的节点外，其它节点都采用离心路由方式将数据传输到动态环上；在所述动态环外：所有节点采用向心路由方式将数据传输到动态环上；S4，在所述动态环上建立数据传输环路，利用所述数据传输环路将接收的所有数据汇聚至一个节点，并通过所述节点传输至sink节点。

上述技术方案：该路由方法改变了传统路由策略中以sink节点为中心的向心路由数据聚集方式，而是将节点产生的数据先路由至能量较为充裕的动态环上，网络所有节点(除sink节点)的数据都沿动态环的数据传输环路进行数据聚集后再路由到sink节点；该路由方法根据网络中节点的剩余能量，动态调整动态环的位置，大大减轻了网络中热区的能量消耗，虽然动态环上节点的能量消耗较大，但是通过不断变换动态环的位置，可以将动态环的能量消耗均衡的分担在整个网络的节点上，从而做到能量消耗均衡，延长了网络寿命，提高了网络的能量利用率。