无线传感器网络基于代价函数的能效路由协议的实现方法

摘要

本发明涉及无线传感器网络技术领域，尤其涉及无线传感器网络基于代价函数的能效路由协议的实现方法。路由技术是无线传感器网络研究中的一项关键技术，合理的路由设计能使节点在数据传输中消耗尽可能少的能量以延长整个网络的生命期。本发明提出的能效路由协议，各节点根据自己路由表中所存储的节点信息，通过计算比较相应的代价函数值，来确定适当的传输路径。本发明在网络节点的能耗与时延上取得了较好的均衡。

主权项

1.一种无线传感器网络基于代价函数的能效路由协议的实现方法，以“轮”为单位计算数据传输所需的时间，在每一轮的传输过程中，选取最合适的传输路径实现节点间的数据传输，并选取最合适的首节点负责将结果数据包传送到基站，其特征在于包括如下步骤：(1)路由的建立步骤，该步骤在第一轮的数据传输之前进行，基站向节点感应区发出带有路由建立命令的路由包，节点接收路由包，将每一个节点设置一个跳数字段，两个路由表H-和H，一个源节点表STable，所述跳数字段记录节点的跳数值，表H-存储若干个跳数值比自己小的邻居节点信息，表H存储若干个跳数值与自己相同的邻居节点信息，表STable存储所接收数据包的源节点ID编号信息；再以一定半径向邻居节点广播路由包，所述路由包包含有源节点的ID编号、剩余能量等级、坐标值和跳数值等信息，基站以一定半径向节点感应区广播路由建立命令；节点接收到路由包后，首先判断自己的跳数值是否已设置，如果没有，则将该节点的跳数值设置为接收路由包中的跳数值加1，再在相应的路由表中存储路由包中的相关信息；如果该节点的跳数值已经设置且所接收路由包中的跳数值不大于自己的跳数值，则将路由包中的相关信息存入其相应的路由表中，否则丢弃该路由包；计算节点之间的代价函数值Cost，再以一定的半径向其邻居节点广播路由包RPkt，直到所有节点的跳数值Hop及路由表设置完毕，所有节点均接收到路由包并根据该路由包建立或维护其路由表为止；(2)数据的传输步骤，计算存活节点到基站的代价函数值，选取并广播当前轮的首节点，其他节点在数据传输前，计算跳数值Hop等于当前最小跳数值Hopmin所有存活节点到基站的代价函数值CostN2BS，将所述代价函数值CostN2BS最大的一个节点作为当前轮首节点leader，其他节点在进行数据传输前查找相同的节点信息，并在相应的路由表中选一个最大代价函数值Cost的节点或直接把基站作为下一跳目的节点进行数据传输，最后首节点leader负责将结果数据包传到基站，完成一轮数据传输；其中，两节点之间的代价函数节点到基站的代价函数式中P_Ei和P_Ej分别为节点i和j的剩余能量；α，β均为常数，且α+β＝1(0≤α，β≤1)，；d_max为按概率计算出的两节点间的最大距离；d_ij为两节点i和j间的实际距离；d_min2BS为基站BS到节点感应区域的最小距离；d_i2BS为节点i到基站BS的实际距离；(3)路由表的更新步骤，该步骤从第一轮数据传输完成之后开始，在以后每轮的数据传输之前进行，存活节点都要以一定的半径向其邻居节点广播反馈信息，以广播其剩余能量与存活情况，邻居节点收到反馈包之后，对其路由表进行相应的更新，返回步骤(2)并如此循环。