基于平均负载和能量均衡的无线传感器网络簇内通信方法

摘要

本发明公开了一种基于平均负载和能量均衡的无线传感器网络簇内通信方法。目前大多数无线传感网络分层算法采用簇内单跳通信的方式。但是当网络的规模较大时，簇内成员节点由于与簇首的通信距离较远会消耗大量的能量。针对无线传感器网络簇内多跳通信，靠近簇首的中继节点由于转发大量的数据而导致自身能量消耗过快，从而引起这类节点过早死亡和簇内中继节点能耗不均衡的现象，提出了一种基于平均负载的能量均衡的簇内通信方案，并给出了不同层次中继节点的负载和每一跳最优距离的计算方法。本发明具有效率高，针对性和普适性较强的优点，是一种提高网络性能的有效地分层算法，可用于制定无线传感网络通信协议。

主权项

基于平均负载和能量均衡的无线传感器网络簇内通信方法，包括无线传感器网络中的节点，以及由所述若干节点组成的簇，所述簇具有簇首，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)设置所述无线传感器网络的节点，其中，根据每个簇的通信半径大小确定n和d_{k_hop}＝60( )；(2)计算处于任一层次中的所述节点，比较所述节点与所述簇首节点的距离，从中候选中继节点，其中，当所有所述节点结束比较后，每个层次的候选节点按照时间片打开接收模块和关闭接收模块实现中继节点和普通节点的转换；(3)所述节点向簇首传输数据时，若其跳跃范围内有所述中继节点，则由所述节点直接与簇首通信；反之，则由所述簇首通过多跳的方式和SINK通信；(4)所述节点向所述中继节点发送数据，所述中继节点向其下一层的中继节点传输数据直到所述簇首；(5)若网络生命周期结束，则结束传输，否则转至步骤(4)；其特征在于，所述的确定n和d_{k_hop}＝60按照以下公式：${\mathrm{load}}_i=\lambda ·\frac{\theta }{2\pi }·\underset{k=i+1}{\overset{n}{\Sigma }}\pi ·d_{k\_hop}^2=\lambda ·\frac{\theta }{2}·\underset{k=i+1}{\overset{n}{\Sigma }}{d}_{k\_hop}^2$其中，所述节点与所述簇首通信，以d_{k_hop}为第k个中继节点R_k感知半径，在夹角_θ区域范围内的节点将数据发送给第k‑1个中继节点，单位面积的数据传输量为λ，由于第k层的数据必然由第k‑1层转发，n为一条中继链上中继节点的个数，load_i为中继负载，指第i层的中继节点所要负责转发的数据量；夹角θ的选取为中继节点与SINK之间连线左右分别为θ/2所确定的区域。