一种基于丢包率测量的WSN分簇方法

摘要

本发明公开了一种基于丢包率测量的WSN分簇协议(LEACH-LLR)。首先在每一轮开始时，所有节点均将自己的能量E、丢包率P和位置信息ID发送到汇聚节点，汇聚节点计算出网络中节点的有效能量，只有当有效能量Ev高于平均有效能量值Ev_aver的节点才会被选作候选簇首，并建立一个候选簇首集合。然后汇聚节点对候选簇首集合运用LEACH-C协议中的模拟退火算法，基于网络总的能量消耗最小函数进行目标优化，通过使用模拟退火算法从候选簇首中选择出使目标函数较小的簇首集合。得出所有节点的分簇方案。本发明解决了现有分簇节点的簇首丢包率过高导致网络生存时间减少，数据传输效率低和时延大的问题。

主权项

一种基于丢包率测量的WSN分簇方法，其特征在于按照以下步骤进行：步骤1：选择由传感器节点、汇聚节点和任务管理节点组成的无线传感器网络，其中所有传感器节点和任务管理节点都可以直接与汇聚节点通信；步骤2：所有节点均将自己的当前电池能量E、丢包率P和位置信息ID发送到汇聚节点；步骤3：汇聚节点根据当前节点的电池能量计算出网络中节点当前的有效能量Ev，只有当有效能量Ev高于平均有效能量值Ev_aver的节点才会被选作候选簇首，并建立一个候选簇首集合；步骤4：汇聚节点对候选簇首集合运用LEACH‑C协议中的模拟退火算法，基于网络总的能量消耗最小函数进行目标优化，通过使用模拟退火算法从候选簇首中选择出使目标函数较小的簇首集合，得出所有节点的分簇方案并发送给每个节点；步骤5：当节点接收到分簇方案的消息后，确定自己是否当选为簇首，当选簇首的节点应用CSMA/MAC协议以相同的发射功率向剩余节点们广播自己成为簇首的消息，称为ADV，剩余节点接听簇首们的ADV消息，当剩余节点接收完簇首的ADV消息之后，根据接收到的ADV消息的能量强度来决定加入哪个簇首，由于信道对称且ADV消息是以相同的发射功率发送，簇首发出的ADV报文信号越强，则其和该普通节点进行通信时能耗越小，在无障碍物影响下，该簇首是离普通节点最近的节点，在传感器节点确定加入哪个簇首的分簇之后，传感器节点用CSMA/MAC协议发送Join‑REQ到相应的簇首，簇首接收所有的Join‑REQ消息，形成无线传感器网络节点的簇；步骤6：在每次进行数据传输时，当发送数据的节点发现有数据包丢失时丢包计数器加1，丢包计数器在数据传输阶段不断的累加，累加数字的大小是由节点决定的，节点丢包严重则累加值就大，但是当一轮时间结束后，节点不再发送数据，累加器也不再累加，进入下一轮，在选完候选簇首节点之后进行计数器清零，然后此后的每一轮都重复进行以上的步骤，直到节点全部死亡。