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一种基于簇的CTP路由协议路由建立方法，其路由建立过程如下：第一步：在一个无线传感器网络中，存在位于任意位置的汇聚节点 ，多个传感器节点任意分布在其周围，这些传感器节点根据分簇协议进行分簇，形成了M个簇的无线传感器网络，且这M个簇分别标记为C1、C2、...Ci、...CM，其中M 为正整数，i为[1, M ]范围内任一正整数，在每个簇Ci中，拥有一个簇头节点CHi，Ni个处于激活状态的簇内成员节点Ci,1、Ci,2、...Ci,j、...Ci,Ni，其中Ni为正整数，j为[1,Ni]范围内任一正整数，这样，簇Ci内的节点集表示为Ci={CHi、Ci,1、Ci,2 、...Ci,j、...Ci,Ni}，同时，在簇形成后，簇内成员节点会向簇头节点CHi发送加入簇Ci的确认信号，CHi从确认信号中获知各簇内成员节点当选为簇头节点的次数，并将各个簇内成员节点当选为簇头节点的次数广播给簇内的其他节点；各簇的簇头节点负责建立整个无线传感器网络的路由；第二步：每个簇Ci内的簇头节点CHi，向周围的邻居簇头节点广播自己的路由帧信息，每个无线传感器汇聚节点将其期望传输值设为0，其它所有的无线传感器网络内的各簇内的簇头节点的期望传输值设为一个指定的最大值；当每个簇建立完成以后，各簇的簇头节点向周围的簇头节点广播一个路由帧，并将路由帧的P位置位，允许节点向节点请求路由信息，如果具有有效路由的簇头节点收到一个P位位置置位的消息包，则表示应该传输一个路由帧；汇聚节点的邻居簇的簇头节点在收到汇聚节点的广播后，则将汇聚节点设为本节点的父节点，将本节点的本地期望传输值设置为该节点到该节点的父节点的单跳期望传输值；由于自己的父节点改变，立即向周围的邻居节点广播自己的路由帧；节点广播的路由帧的期望传输值不为设定的最大值则表示该节点具有有效的路由；本节点到其他节点的链路期望传输值的计算方法是用链路估计描述链路质量评估；所述链路估计是，节点统计一定时间内从某个邻居节点接收到的分组占该邻居节点发送往该节点的分组数量的比重；本路由协议链路估计包括两个部分：发送代价估计和接收代价估计，并用这两个值来表示链路的双向通信代价；节点在收到邻居节点转发来的数据分组或者来自邻居节点的路由状态广播后，都会更新从该邻居节点接收分组的计数；节点在周期性路由状态广播中包括自己到每个邻居节点的发送分组计数；某节点A，经过一段时间的统计后它可以得到来自邻居节点B的接收分组数目，而节点B在自己的路由状态广播中告知向节点A发送分组的数目；这二者的商就是节点A接收节点B发送的分组的成功率，用RcvEstA/B表示；公式表示如下：RcvEstA/B=RcvCountA/SendCountB其中的RcvCountA表示A节点接收到的节点B所发送的数据帧/路由帧的数目，SendCountB表示B节点在这个时间段内所发送的数据帧/路由帧的数目；节点A到节点B的链路期望传输=RcvEstA/B*10；本步骤中以及下面所有步骤中所讲的节点是指每一簇的簇头节点；第三步：无线传感器网络中的无线传感器节点接收到拥有有效路由的节点发送的路由帧，则将该节点设为自己的父节点，并将自己的期望传输值设为父节点的期望传输值加上本节点到父节点的链路期望传输，并向周围的邻居节点广播自己的路由帧；当节点具有有效的路由之后，可以将本簇内非簇头节点定时监测到的并发送给自己的环境数据进行简单融合处理后发送到自己的父节点，当根节点接收到自己的子节点发送给自己的环境数据帧时，用以计算和子节点间的链路期望传输，并将该数据帧转发给自己的父节点，直到该数据帧转发到根节点，当根节点接收到该数据帧时将该数据帧通过串口或者USB接口转发到嵌入式节点或者PC机；第四步：无线传感器网络的路由维护过程；无线传感器节点周期性地广播路由状态信息，更新邻居节点到汇聚节点的期望传输值的信息，并根据上述链路质量评估算法对每个邻居节点进行链路质量评估；当跳数更新和链路评估完成后，节点将根据新的路由表信息重新选择父节点；这时当前的父节点和所有邻居节点的地位是不相同的，只有本节点通过其他节点的整个链路的期望传输值超过通过父节点的整个链路的期望传输值一个阈值才改变自己的父节点，并将该期望传输重新记录，然后立即向周围的邻居节点广播路由帧；当链路代价上升到超过一个阈值以上或者一个路由更新周期内的丢包数达到最大允许数以上时，节点将认为父节点无效；立即进行路由更新，节点将选择其他节点作为父节点；选择的方法是在邻居表中选择跳数最小，链路质量最好的节点作为父节点；第五步：无线传感器网络中各簇的簇头节点的重新选举；采用轮流簇头机制，每隔一个周期对簇内节点进行簇头选举，选出该簇内的一个节点作为新的簇头节点；簇头选举机制为：选择一个簇头机制使得每个节点选举为簇头节点的概率与其剩余的电量成正比，如果节点的剩余电量相比于同簇内的其他节点较少，那么该节点就不应该被选举为簇头节点，而同簇内剩余电量最多的节点之一应该被选举为簇头节点；将每个节点被选举为簇头节点的次数来估计该节点的剩余电量，节点被选举为簇头节点的次数越多，其剩余电量越少；将簇内每个节点都维护一个数值记录该节点被选举为簇头节点的次数，在该值最小的节点中选择一个节点作为簇头节点。 |
