一种基于模拟退火的无线传感器网络层次式路由方法

摘要

本发明提出了一种基于模拟退火的无线传感器网络层次式路由方法，该方法基于层次式的网络拓扑结构。网络中由簇内节点、簇头节点和汇聚节点共同维护层次式结构。该方法首先将无线传感器网络划分层次，构建节点的层次式结构，然后再进行数据传输。在构建节点的层次式结构阶段，根据能量选举簇头节点和备份簇头节点。在数据传输阶段，综合运用协商机制、多跳的能量多路径路由机制和模拟退火算法：簇内节点运用协商机制将数据传送给簇头节点，簇头节点进行数据融合后，再将数据传送给汇聚节点，在簇头节点和汇聚节点之间采用多跳的能量多路径路由机制，并利用模拟退火算法搜索出最优路径，然后将数据沿着最优路径从簇头节点传输到汇聚节点。

主权项

一种基于模拟退火的无线传感器网络层次式路由方法，其特征在于该方法所包含的步骤为：第一阶段：构建节点的层次式结构1)选举簇头节点：定义两个参数E平均和E剩余，分别表示整个网络的平均能量和节点的剩余能量，当E剩余高于E平均时，则该节点当选为簇头节点；否则，为普通节点，等待加入簇；2)形成簇结构： 选定簇头节点后，每个簇头节点向整个网络广播当选簇头节点消息，其他节点根据一定的距离半径选择簇头节点，形成簇结构；3)选举备份簇头节点：在每个簇内，以簇头节点为中心，在一个小于簇的半径的距离范围内选择一个能量最高的簇内节点作为备份簇头节点，备份簇头节点在正常情况下处于睡眠状态；4)簇头节点的更新：为簇头节点能量定义一个门限值，当某个簇头节点的剩余能量低于此门限值时，该簇头节点失效；此时，将唤醒该簇内的备份簇头节点，代替原簇头节点成为新的簇头节点，并再次选举新的备份簇头节点；第二阶段：数据传输1)簇内节点到簇头节点的数据传输①当一个簇内节点采集到新的数据时，就向簇头节点发送消息，告知已获取新数据；②当簇头节点需要新数据时，就会向簇内节点发送请求消息；③当簇内节点接收到请求消息时，再将新数据发送给簇头节点；2)簇头节点到汇聚节点的数据传输首先运用模拟退火算法搜索出最优传输路径，然后簇头节点沿着最优路径将数据传送给汇聚节点。