[发明专利]一种自适应路由方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络和物联网技术领域，具体涉及一种自适应优化的层次路由方法。

背景技术

无线传感器网络中节点的电能通常是有限的、不可更换的。因此如何在尽可能节约能源前提下，延长网络的生存时间和增强网络的稳定性，是无线传感器网络路由协议设计的重要目标。目前按照无线传感器网络的拓扑结构，可将路由协议分为平面路由协议和层次路由协议两大类。

在环境监测、智能电网等无线传感器网络应用系统中，基站节点相比普通传感器节点通常具有额外能量供给，而且整个网络中业务数据流具有明显的方向性。因此相比平面路由协议，层次路由协议更加适用于此类应用场景。但现有LEACH、PEGASIS、HAR等层次路由协议仍存在一些缺点，导致实际节能效果和部署可行性并不高，如：负载均衡机制上设计不够完善，某些情况下仍会出现部分节点能量消耗过快的现象；协议可扩展性差，难以满足节点大范围高密度部署的网络场景；组网机制上不够灵活，难以适应网络拓扑的动态变化等。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明提出一种自适应路由方法，用于延长无线传感器网络的生命周期，并使网络更具鲁棒性。

本发明的技术方案为：一种自适应路由方法，具体包括如下步骤：

S1.各节点根据本身能量供给情况设置一个服务容限；

S2.由基站节点发起组网，组网过程中父节点根据自身的负载情况控制子节点的接入；

S3.组网完成后各子节点将感知的业务数据通过父节点逐层转发给基站节点。

进一步的，上述方法还包括步骤：

S4.每隔一定周期，各节点广播通告自身的层次及负载信息；

S5.子节点根据父节点和其它备选父节点的层次及负载情况，选择新的父节点。

作为一种优选方案，父节点根据自身的负载情况控制子节点的接入的具体过程为：当父节点的自身的负载不超过服务容限时，父节点以概率1回应请求，当父节点的自身的负载超过服务容限时，父节点以一定概率回应请求。

进一步的，所述的一定概率的具体计算公式为：其中，l为父节点的自身的负载数量，L_threshold为父节点的服务容限，α为预先设定的第一阈值。

作为一种优选方案，步骤S5所述的选择新的父节点的具体过程如下：

所述子节点收到邻居节点通告，若存在层次号小于当前父节点的备选父节点，则从中选择层次号最小且负载系数最低的备选父节点为新的父节点；若当前父节点层次号为最小，且最小层次上有其余备选父节点负载系数低于当前父节点，则以一概率选择其中负载最低的备选父节点为新父节点；其余情形维持当前父子关系不变。

进一步的，所述的一定概率的具体计算公式为：