[发明专利]煤矿井下巷道多簇头分簇路由协议

摘要

一种煤矿井下巷道多簇头分簇路由协议，属于煤矿井下无线传感器网络部署方法。该路由协议给每一个簇安排两个簇头，分别为簇内通信簇头和簇间通信簇头，簇间通信簇头负责簇的建立、簇与汇聚节点之间的通信以及转发其他簇发给汇聚节点的数据；包括：节点的竞争范围和簇间通信簇头的选择方法；簇间通信簇头呈链式分布，簇间通信的下一跳路由节点选择比自己距离汇聚节点更近的下一个簇间通信簇头；簇头竞争算法结束后，唤醒所有节点，最终簇头向全网广播消息；形成簇之后由竞争算法产生的簇头在簇内选择一个剩余能量最大的节点担任簇内通信簇头，由簇头竞争算法产生的簇头负责簇间的通信。本协议有效均衡了网络能量消耗，提高了网络的生存周期。

主权项

一种煤矿井下巷道多簇头分簇路由协议，其特征是：该路由协议给每一个簇安排两个簇头，分别为簇内通信簇头和簇间通信簇头，簇间通信簇头负责簇的建立、簇与汇聚节点之间的通信以及转发其他簇发给汇聚节点的数据；包括：节点的竞争范围和簇间通信簇头的选择方法；节点的竞争范围为：节点的竞争半径计算公式：$R_c=(1-c\frac{d_{\max }-d(\mathrm{si},\mathrm{DS})}{d_{\max }-d_{\min }})R_C^0$                 公式1式中，d_max和d_min分别为网络中节点到汇聚节点的最大距离和最小距离，d(si,DS)为节点到汇聚节点的距离，为最大簇头竞争半径，c是控制取值范围的参数，取0～1之间的值；在竞争过程中，如果候选簇首s_i宣布其竞选获胜，则处于其竞选半径中的其他候选簇头竞选失败，不能成为最终簇头；簇间通信簇头的选择方法为：选择方法依照概率在网络中选择一定数量的候选簇头；所有节点在算法开始时产生一个随机数，若随机数小于阈值T，则该节点成为候选簇头，未成为候选簇头的节点进入睡眠状态；候选簇头广播成为候选簇头的消息，该消息包括节点距离汇聚节点的距离、剩余能量和自己的ID等信息；之后，候选簇头按照竞争半径和节点剩余能量来竞争簇头；在一个节点的竞争范围内选择两个距离汇聚节点最近的候选簇头，其他的候选簇头全部淘汰，然后再在剩余的两个候选簇头当中选择剩余能量最多的候选簇头作为最终簇头。