一种无线传感网络的节能方法

摘要

本发明公开了一种无线传感网络的节能方法，基于轮作和链式的节能路由协议RPB，包括以下步骤：第一步：通过贪婪算法建立链路；第二步：链路建立完毕，通过指定公式选取LEADER节点：第三步：每个传感器节点调整自身发射功率以便只有最近邻居才能听到，然后进入数据传输阶段，数据传输阶段使用令牌token机制。本发明结合了链式协议和休眠调度的优点，并且通过最小距离入链和LEADER节点选取策略避免了形成长链和部分节点死亡时导致网络节点分布不均匀的问题，在不增加算法复杂度的基础上最大限度地减少了节点能量的消耗，延长了无线传感器网络的生存周期。

主权项

一种无线传感网络的节能方法，基于轮作和链式的节能路由协议RPB，其特征在于：包括以下步骤：第一步：通过贪婪算法建立链路，详细过程如下：步骤1：基站广播hello消息，各个节点分别应答后基站及各个节点得到全局信息；步骤2：从最远端开始以贪婪算法的方式建链，即从最远端开始寻找离自己最近的未加入链的邻居节点，并请求其加入链中；步骤3：收到入链请求的节点i在已经加入链的节点中寻找距离最小的邻居节点j，设该两个节点间距离为d_ij；d_threshold与节点传感器的感知半径r有关的一个值；如果d_ij≤d_threshold，则节点i告知节点j将在下一轮接替其工作，然后节点i设置定时器并进入休眠，并应答给自己发送入链请求的节点；如果d_ij＞d_threshold，则节点i将通过与j直接相连的方式加入链中，并应答给自己发送入链请求的节点；步骤4：向节点i发送入链请求的节点收到应答消息后继续寻找最近的未加入链的节点；当节点能量即将耗尽时，为了确保节点留有一定的剩余能量并能在下一个数据发送周期开始前通知邻居，设节点最小剩余能量为E_r＝2×E_BS，其中E_BS为LEADER节点发送一次数据到基站所消耗的能量，当节点能量小于等于E_r，节点不再进入睡眠，并通知被接替工作的节点k，如果节点k周围没有剩余能量大于E_r的节点在下一轮接替其工作，则节点k也不再进入睡眠，每一轮都参加链路建立和数据传输；第二步：链路建立完毕，通过以下公式选取LEADER节点：$Q_i=w_1\times E_i+w_2\times \frac{1}{d_{\mathrm{BS}\left(i\right)}}$其中，w₁和w₂为权重值，可以自由选取，满足w₁+w₂＝1；E_i为节点i的剩余能量，d_BS(i)为节点i到基站的距离，基站在计算出最大Q值的节点后，向全网络广播该节点成为LEADER的消息；第三步：每个传感器节点调整自身发射功率以便只有最近邻居才能听到，然后进入数据传输阶段，数据传输阶段使用令牌token机制。