[发明专利]一种基于双簇首的无线传感器网络分簇路由方法

说明书

本发明涉及一种基于双簇首的无线传感器网络分簇路由方法，所述方法包括：无线传感器网络中的基站向整个网络发送初始化消息；无线传感器网络内的节点向所述基站上报自身的位置、剩余能量和节点ID信息；所述基站获取无线传感器网络内节点的位置、ID、剩余能量，并统计节点总数；所述基站根据统计的信息将分布区域进行横向划分；根据节点的位置、ID以及剩余能量，选举出候选主簇首；根据所述候选主簇首与所述基站之间的距离，设置不同的竞争半径，并在所述竞争半径内选举出最终主簇首，并由所述最终主簇首组织成簇；在数据传输时，分为簇内和簇间的传输方式。本发明提供的技术方案，能够解决网络生存周期短的问题。

技术领域

本发明属于无线传感器技术领域，涉及一种基于双簇首的无线传感器网络分簇路由方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSNs)是由大量无线传感器构成的自组织网络，以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域内的对象信息，并将采集到的数据传递给目标用户。由于传感器节点能量有限，且不容易更换电池，如何减少节点的能量消耗，延长网络的生存时间成为无线传感器网络中的研究热点。无线传感器网络的数据传输模式为多对一(many-to-one)模型，但由于节点通信距离小，所以数据需要经过多跳路由才能传输汇总至基站。靠近Sink的传感器节点由于要转发外层的数据，承担的数据量远大于远离基站的传感器节点，这决定着网络中的负载必然会出现不平衡，产生“热区”问题。分簇技术是无线传感器网络重要技术之一，通过对网络分层，设置不同的角色，降低节点能耗，从而延长网络生命周期，分簇路由算法是无线传感器网络中较常见的一种。

对于WSN的分簇路由协议，虽然有诸多方面优于平面路由的性能协议，但是对于分族算法中的簇首不仅要承担簇内数据转发任务，又要进行与基站间的数据转发工作，容易造成簇首能量消耗过快死亡，从而造成网络生存周期缩短。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于双簇首的无线传感器网络分簇路由方法，能够解决网络生存周期短的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于双簇首的无线传感器网络分簇路由方法，所述方法包括：

步骤101：无线传感器网络节点部署完成后，无线传感器网络中的基站向整个网络发送初始化消息；无线传感器网络内的节点收到所述初始化消息后向所述基站上报自身的位置、剩余能量和节点ID信息；所述基站根据节点上报的信息，获取无线传感器网络内节点的位置、ID、剩余能量，并统计节点总数；

步骤102：所述基站根据统计的信息将分布区域进行横向划分，形成至少一个子区域，每个所述子区域中包括至少一个簇；

步骤103：根据节点的位置、ID以及剩余能量，选举出候选主簇首；根据所述候选主簇首与所述基站之间的距离，设置不同的竞争半径，并在所述竞争半径内选举出最终主簇首，并由所述最终主簇首组织成簇；

步骤104：在数据传输时，簇内节点将采集的数据发送给主簇首，主簇首在融合数据完毕后，再交由副簇首；簇间通信时，每个副簇首从下一层级的主簇首中选择一个主簇首作为其中继节点。

进一步地，在由所述最终主簇首组织成簇之后，所述方法还包括：

簇建立以后，普通节点向主簇首申请副簇首竞选；在副簇首选举时，基于普通节点到主簇首的距离、普通节点到基站的距离以及普通节点的剩余能量的大小，得到各个普通节点对应的选举副簇首的权值函数，并根据权值大小选出最佳副簇首。

进一步地，按照下述公式确定选举副簇首的权值函数：