[发明专利]一种高能效的无线传感网簇头选择方法

说明书

本发明公开了一种高能效的无线传感网簇头选择方法，包括以下步骤：步骤（1）计算网络中每个节点的邻居节点数；步骤（2）判断每个节点的类型是内部节点还是外部节点；步骤（3）判断网络中每个节点的每个邻居节点的类型是内部邻居节点还是外部邻居节点；步骤（4）计算网络中每个节点的内部邻居节点数和外部邻居节点数；步骤（5）计算每个节点的节点密度；步骤（6）计算每个节点的剩余能量；步骤（7）计算每个节点的簇头选择参数值；步骤（8）将网络中每个节点的簇头选择参数值与其所有的邻居节点的簇头选择参数值进行比较，选择簇头选择参数值最大的节点为簇头。本发明的优点是：能平衡网络中节点能量的消耗，提高了能效，延长了网络寿命。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种高能效的无线传感网簇头选择方法。

背景技术

近年来，无线传感器网络(WSN)在诸如军事侦察，环境监测，安全系统和工业自动化等许多应用中得到了极大的研究关注。但目前传感器设备一般都是电池供电，且无线传感网布置的地方一般不便到达，传感设备一旦电池耗尽即意味着该网络节点的死亡，引起传感网络功能的下降甚至丧失。因此能量成为了制约无线传感器网络的瓶颈问题，节能是网络协议设计的关键。

在无线传感器网络中，成簇是节约能量的有效方法之一，因为在成簇的网络中只有少数簇头处于活跃状态，而其他节点可以休眠。在一个簇内，簇头的主要功能是收集簇内信息并将其传输到基站，因此，在成簇算法中簇头的选择是关键。目前有许多成簇算法被提出，如LEACH、EED、EEC；

其中LEACH是由W.R.Heinzelman等人提出的低功耗自适应集簇分层型协议，是最典型的成簇算法之一，在每一轮簇头选择时，它随机选择之前没有被选为簇头的节点作为新的簇头，将整个网络的能量负载均匀分配到各个传感器节点，从而降低网络能耗，提高网络的整体寿命，但是，该簇头选择的随机性会导致高密度低能量的节点被选为簇头，从而导致簇头节点能量消耗过快而死亡。

EED是由W.A.Ellatief等人提出基于节点密度和剩余能量的簇头选择方法，该方法引入内部节点以及边界节点的概念来进行簇头选择，其中具有较多内部邻居数的节点被选择为簇头，并且当节点的剩余能量小于设定阈值时，簇头才会改变，但是该方法在簇头选择过程中更注重节点密度的影响，从而忽略了高密度节点能量消耗过快，使网络中出现能量消耗不均匀的问题。

而EEC是由V.Vijay等人提出一种基于节点密度和剩余能量的新的簇头选择标准，该方法在簇头选择中考虑相同权重下的节点密度和剩余能量，然而该方法忽略了节点密度和剩余能量之间的平衡，以及随着传输轮次的增加死亡节点对节点密度的影响，导致低能量簇头节点过早死亡。

因此亟需发明一种能有效平衡网络中节点能量消耗、延长网络寿命的簇头选择方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提高能效并延长网络寿命的无线传感网簇头选择方法。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：所述的一种无线传感网簇头的选择方法，包括以下步骤：

步骤(1)：计算网络中每个节点的邻居节点数；

步骤(2)：根据网络中每个节点的邻居节点数，判断每个节点的类型是内部节点还是外部节点；

步骤(3)：根据每个节点的类型，判断网络中每个节点的每个邻居节点的类型是内部邻居节点还是外部邻居节点；

步骤(4)：计算网络中每个节点的内部邻居节点数和外部邻居节点数；

步骤(5)：根据每个节点的邻居节点数、内部邻居节点数及外部邻居节点数计算每个节点的节点密度；

步骤(6)：根据每个节点的当前能量与网络中节点的总能量，计算每个节点的剩余能量；