[发明专利]一种楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法

摘要

本发明涉及一种楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法。其技术方案是：所述楼宇WSN是由一个汇聚节点和m行n列的N(N＝m×n，m、n均为大于2的正整数)个节点组成，根据节点i(i为1～N的正整数)的路由负载RL_i的数学模型得到每个节点i的路由负载RL_i，根据节点i的路由负载RL_i值，删除节点间冗余的逻辑链路，当网络中的每列节点i的路由负载RL_i各自都达到均衡后，保存此时的路由表，生成新的网络拓扑。节点i接收到或发送数据包P时在各自路由表routing_table“路由次数”列上加1，节点i发送数据包P时，优先选择路由表routing_table中“路由次数”小的节点发送。本发明具有延长网络生存期、提高传输的可靠性和网络能耗均衡的特点。

主权项

一种楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法，其特征在于所述楼宇WSN是由一个汇聚节点和m行n列的N(N＝m×n，其中m、n均为大于2的正整数)个节点组成，楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法是：步骤1、将所述的楼宇WSN配置成一个n列的网络拓扑；步骤2、汇聚节点收集网络拓扑信息，为每个节点构造一张路由表routing_table；所述路由表routing_table由“上一跳”列、“下一跳”列、“目的”列和“路由次数”列组成，路由表routing_table的“上一跳”列和“下一跳”列包含所有的可连接的逻辑链路；步骤3、节点i(i为1～N的正整数)的路由负载RL_i的数学模型为：${\mathrm{RL}}_i=\frac{D_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{D}_i\×(2\×l_i-1)}+2\×\underset{x\∈i_{\mathrm{LH}}}{\mathrm{\Σ}}\frac{{\mathrm{RL}}_x}{N_{x_{\mathrm{NH}}}}---\left(1\right)$式(1)中：D_i表示节点i每秒发送的数据包数目，l_i表示节点i所在的网络列数，l_i＝1,2,...,n，i_LH表示节点i的上一跳节点的集合，x表示节点i的上一跳节点的集合中的一个节点，x_NH表示节点x的下一跳节点，RL_x表示节点x的路由负载，表示节点x的下一跳节点个数，N表示子节点的总个数；计算节点i的路由负载RL_i时，从终端节点逐列往上列计算；对于第n列的节点，式(1)中“+”的右边部分为0；根据节点i的路由负载RL_i值，找出1～(n‑1)列中节点i的路由负载RL_i值最大的节点然后在所述路由负载RL_i值最大的节点的“上一跳”节点中，找出与所述路由负载RL_i值最大的节点同行的节点i_LH，再删除所述路由负载RL_i值最大的节点与所述路由负载RL_i值最大的节点同行的节点i_LH的逻辑链路；若存在2个以上所述路由负载RL_i值最大的节点则逐一删除所述路由负载RL_i值最大的节点与所述路由负载RL_i值最大的节点同行的节点i_LH的逻辑链路；步骤4、再计算每个节点i的路由负载RL_i，当第1～(n‑1)列中的每列节点i的路由负载RL_i各自都达到均衡后，保存此时的路由表routing_table；若第1～(n‑1)列中存在某一列节点i的路由负载RL_i未达到均衡，则在此时的路由表routing_table的基础上，重复步骤3，直至第1～(n‑1)列中的每列节点i的路由负载RL_i各自都达到均衡后，保存路由表routing_table；步骤5、当所述楼宇WSN的一个节点i发送数据包P₁时，先在所述节点i的所有邻居节点中查找有无目的节点D；如果查有目的节点D，则将数据包P₁直接送达目的节点D，然后在所述节点i的路由表routing_table的“路由次数”列上加1；如果未查找到目的节点D，则查询所述节点i的路由表routing_table，选择所述节点i的路由表routing_table中“下一跳”节点中“路由次数”最小的一个节点i_min建立连接，发送数据包P₁，然后在所述节点i的路由表routing_table中的“路由次数”列上加1；所述节点i_min接收到数据包P₁时，在所述节点i_min的路由表routing_table中的“路由次数”列上加1；步骤6、所述节点i_min发送数据包P₁时，同步骤5，直至目的节点D接收到数据包P₁；步骤7、对于后续数据包P_j(j为大于1的正整数)的发送，同步骤5～步骤6。