[发明专利]基于分簇与RREP广播的大规模传感器网络路由方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及网络路由方法，具体地说是一种基于分簇与RREP(Route Reply，路由响应)广播的大规模传感器网络路由方法，用于在传感器节点与网络汇聚节点之间选择一条恰当的传输路径，使传感器检测的数据顺利地到达汇聚节点。

背景技术

近年来基于无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)产生了许多应用，如环境监控、军事领域监视等，在这些应用中，通过在区域内部署微小的传感器，可以轻松地获取环境的温度、压力、湿度和化学反应活动等参数信息。然而，由于功率限制、物理损害或者环境因素的干扰等影响，这些传感器节点可能不能恰当地工作，因此传感器的密集部署成为必需，但是密集部署也会带来一系列问题，如碰撞概率的增加、数据的冗余传输等等。

为了解决大规模WSN中出现的一系列问题，尤其是随着网络规模的增加出现的能量消耗过大问题，对网络分簇已逐渐被采用，成为延伸网络范围的有效手段。与无分簇的机制相比，分簇可以明显提高能量效率，减少信道竞争和分组碰撞，并最终提高网络吞吐量。究其根本，分簇是将网络分成两个层次，簇头(CH，ClusterHead)节点和网关(GW，GateWay)节点构成高层，负责将数据分组转发到网络的汇聚节点，其他节点组成低层，将采集的数据发往所属的CH节点。

自从分簇机制被提出以后出现了很多基于网络分簇的路由协议，而大部分的分簇协议仅考虑能量利用率和网络寿命，并未考虑网络规模的扩展问题。如LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议周期地建立分簇结构，并在每次建簇时随机选取CH节点，用以平衡所有节点的能量消耗，从而延长网络寿命(W.Heinzelman，A.Chandrakasan，and H.Balakrishnan，“An Application-Specific ProtocolArchitecture for Wireless Microsensor Networks”，IEEE Transactions on WirelessCommunications，2002，1(4)，pp.660-670)。与无分簇的路由协议相比，以上分簇路由协议可以明显减少节点因为负荷过重而导致能量耗尽的情况，并延长网络生存期，但该协议仅将延长网络生存期作为协议设计目标，并未提出有效地扩展网络范围的方法。

近年来，更多的增强型的分簇协议被提出：

1、E.Astier，A.Hafid，and A.Benslimane等人，在论文“Energy and Mobility AwareClustering Technique for Multicast Routing Protocols in Wireless Ad Hoc Networks”，IEEE Wireless Communications and Networking Conference，Budapest，Hungary，5-8Apr.2009中，提出了通过优化CH节点的选举机制，即选择剩余能量较多的并且较为稳定的节点作为CH节点，从而减少了分簇重建的次数并延长了网络寿命。该协议中对网络分组是在区域内事件发生以前进行，并周期性地更换CH节点，结果导致大量协议分组的产生，从而不利于网络规模的扩展。