[发明专利]树型无线传感器网络的路由优化方法

说明书

本发明公开了一种树型无线传感器网络的路由优化方法，包括如下步骤：树型拓扑构建：在WSN物理拓扑的基础上，计算节点剩余能量，通过调整簇首门限值T(n)轮换选择簇首，构建树型拓扑结构无线网络；网络地址生成与路径产生：基于节点在树型网路中的位置生成网络地址，并根据网络地址生成任意两个节点间的多跳路由，保障网络中节点之间能够通过多跳的方式发送信息。在经典LEACH协议基础上优化，将剩余能量和节点间距离因素加入到簇首选举算法设计中网络地址生成方法客观反映了节点的空间位置，节点不必维护庞大的路由表，避免了传感器网络频繁更新路由表造成的能量过快损耗，也节省了硬件开销，为节点间的多跳通信提供依据。

技术领域

本发明属于无线传感器网络路由领域，具体地涉及一种树型无线传感器网络的路由优化方法，应用到WSN网络中，能提供对大规模无线组网支持，同时有效提高网络路由效率和平均生命周期。

背景技术

无线传感器网络是由部署在监测区域内的传感器节点通过无线通信形成的一个多跳自组织网络系统。它能协作感知采集和处理覆盖区域中感知对象的信息，并传送给观察者。无线传感器网络不需要固定网络的支持，具有展开快速，抗毁性强等优点；被广泛应用于国防军事、国家安全、环境监测、反恐抗灾等领域。

路由机制的设计原理如下：

1、节点网络坐标生成机制

树型网络拓扑生成基于LEACH路由协议，在节点的网络地址生成过程中，协调器首先生成自己的地址，然后发起组网，第一层节点申请加入网络，协调器依次分配相应的网络地址，然后第一层节点在转发组网指令，外围的第二层节点选择最优节点加入，此时第一层节点就是该簇的簇首，簇首节点依次给自己的子节点分配网络地址，以此类推，直到所有节点加入网络。

、基于网络地址的路径生成算法

树型网络模型中生成的网络地址反映了节点在网络中的位置信息。它不仅反映了节点在网络中的第几层，还反映了上层的节点分别是谁，以及自己的子节点有哪些。根据源节点和目标节点的网络地址，可以计算出节点地址的最小父节点，同时也生成了多跳路径。

通常情况下，无线传感器网络中的传感器节点能源有限、存储容量低，计算能力和通信能力均较弱；网络的寿命很大程度上取决于传感器节点能量消耗的快慢。由于在LEACH协议中，簇首的选举没有考虑到节点的剩余能量，使得选出的簇首可能不是最佳簇首；同时，LEACH协议由于没有考虑节点的地理位置，离Sink节点远的簇首能量消耗远远高于离Sink节点近的簇首，容易产生失效节点，导致网络平均生命周期下降。经典LEACH算法中簇首节点位置分布不均匀的问题，大大缩短了网络寿命。因此，开发节能的路由协议对于多媒体无线传感器网络的成功应用来说意义重大。

发明内容

针对经典LEACH算法中簇首节点位置分布不均匀的问题，本发明目的是：提供一种树型无线传感器网络的路由优化方法，是基于LEACH路由协议的优化方法，根据节点在树型网络中的位置生成网络地址，通过网络地址生成路径信息，保障节点间的多跳传输，该方法使节点的能耗更均衡，有利于提高大规模无线传感器网络的寿命。

本发明的技术方案是：

一种树型无线传感器网络的路由优化方法，包括如下步骤：

S01：树型拓扑构建：在WSN物理拓扑的基础上，计算节点剩余能量，通过调整簇首门限值T(n)轮换选择簇首，构建树型拓扑结构无线网络；

S02：网络地址生成与路径产生：基于节点在树型网路中的位置生成网络地址，并根据网络地址生成任意两个节点间的多跳路由，保障网络中节点之间能够通过多跳的方式发送信息。

优选的，所述步骤S01具体包括如下步骤：

S11：每个节点计算自己的当前剩余能量和初始能量，向其它节点广播其能量信息，并记录接收到的网络中其它节点的能量信息；