[发明专利]一种基于非均匀节点部署的无线传感器网络通信方法

说明书

本发明公开了一种基于非均匀节点部署的无线传感器网络通信方法，包括基站和节点，节点包括位于目标区域内的普通节点和簇首节点，簇首节点向基站转发数据；普通节点与基站之间的通信采用以下两种方式中数据转发能耗较小的一种：方式一：节点将数据转发给基站；方式二：节点将数据转发给簇首节点，簇首节点再将数据转发给基站。本发明能够延长网络寿命，提高无线传感器网络的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及无线传感器的技术领域，具体涉及一种基于非均匀节点部署的无线传感器网络通信方法。

背景技术

由于无线传感器网络技术具有高度灵活性和拓展性，广泛应用于智能家居、环境监测、军事等领域，但是因为无线传感器网络的节点能量受到限制，能量控制成为衡量无线传感器网络质量的重要指标。无线传感器网络是一个面向应用的系统，对于不同的应用环境进行不同的节点部署，所以大多数协议所采用的均匀部署策略不适用于多个特定目标区域的监测。

其中LEACH协议作为一种经典的分簇路由协议，它存在着簇首选举过于随机，可能使得能量很小或距离基站很远的节点成为簇首，从而导致网络能耗不均匀的问题。并且对于非均匀分布的无线传感器网络，LEACH未能考虑节点密度对簇首选举的影响，选举的簇首可能距离聚类中心过远，使得簇内能耗过大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于非均匀节点部署的无线传感器网络通信方法，延长网络寿命，提高无线传感器网络的稳定性和可靠性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于非均匀节点部署的无线传感器网络通信方法，包括基站和节点，所述节点包括位于目标区域内的普通节点和簇首节点。

所述普通节点与基站之间的通信采用以下两种方式中数据转发能耗较小的一种：

方式一：节点将数据转发给基站；

方式二：节点将数据转发给簇首节点，簇首节点再将数据转发给基站。

优选的，所述两种方式的数据转发对整个网络能耗的确定方法如下；

方式一、普通节点将k比特数据转发给基站，能耗为：

其中ε₁与t₁的值根据普通节点到基站的距离d_bs决定；

方式二、节点将k比特，数据转发给簇首，能耗为：

其中E_g为融合单位数据的能耗，ε₂与t₂的值根据节点到最近且能量最大的下一跳簇首的距离d_ch决定。

优选的，所述目标区域内的簇首节点选举采用LEACH协议中“轮”的概念，每一轮中，目标区域内的节点相互选举出簇首节点，同时衡量簇首节点到基站距离的远近。

进一步优选的，所述簇首节点选举的具体方法如下：

Factor_E(i)表示节点i的能量因子，定义如下：

其中，N_i表示节点所属的节点分区，E(i)表示此刻节点的能量，E_average(N_i)表示节点分区内的平均能量；

Factor_D(i)为距离因子，衡量节点到基站的距离远近：