[发明专利]一种无线传感器网络路由方法

说明书

本发明公开了一种无线传感器网络路由方法，涉及无线传感器网络通信技术领域。该路由方法包括以下步骤：根据当前节点、邻居节点和汇聚节点间的相对距离建立压力坡降函数；利用节点当前缓冲区队列长度及预测流量，建立比阻函数；根据已经建立的压力坡降函数和比阻函数构建节点间链路流量模型；选取链路流量最大的邻居节点作为下一跳节点，以完成路由的建立。本发明借鉴水力学中的概念和机理,有效地控制网络拥塞，降低了网络总能耗，提高网络全局吞吐量，并具有较低的丢包率和时延。

技术领域

本发明属于无线传感器网络通信技术领域，尤其涉及一种无线传感器网络路由方法。

背景技术

无线传感器网络是由部署在监测区域内大量低成本、低功耗、具备感知、数据处理、存储和无线通信能力的传感器节点通过自组织方式形成的网络，其目的是协作地采集、处理和传输网络区域内被感知对象的信息，可广泛应用于环境监测、军事应用、道路交通、医疗卫生等领域。在传感器网络中，节点一般采用能量十分有限的电池，通常一旦部署就不能再充电和更换电源。针对于此，如何延长网络寿命，实现网络能耗的有效性和均衡性成为无线传感器网络路由方法的研究热点。

然而在某些特定场合，诸如用电信息采集、输电线路监测或节点采用太阳能供电等情况，传感器节点可持续获得能量供应，不会因节点能量耗尽而死亡。与此同时，采集信息数据流一般具有周期性、流量大等特点，常常导致网络负载超过了网络的传输能力,进而导致网络拥塞。现有的路由方法大多针对节点能量有限的情况，并以延长网络生命周期为首要目标。同时，只有少数路由方法简单地依据节点队列长度判断节点的负载程度，没有考虑流量变化的趋势，并不能有效地控制网络拥塞。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种无线传感器网络路由方法，用于解决现有技术中只针对节点能量有限、未有效考虑网络拥塞等缺陷。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是，一种无线传感器网络路由方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：根据当前节点、邻居节点和汇聚节点间的相对距离建立压力坡降函数；

步骤2：利用节点当前缓冲区队列长度及预测流量，建立比阻函数；

步骤3：根据已经建立的压力坡降函数和比阻函数构建节点间链路流量模型；

步骤4：选取链路流量最大的邻居节点作为下一跳节点，完成路由的建立。

所述步骤1中压力坡降函数的计算公式为：

其中，J(i,a)为节点i与邻居节点a的压力坡降函数值；d(i,a)为节点i到邻居节点a间的距离；nbr(i)为节点i的邻居节点集；P_i和P_a分别为节点i和节点a的压力。

所述P_i和P_a的计算公式为：

其中，l为节点每次发送的数据量；d(x,s)为节点x到汇聚节点的距离；E_elec、E_fs和E_mp为一阶无线通信能量消耗模型的能耗参数；d₀为一阶无线通信能量消耗模型的距离阈值。

所述步骤2中比阻函数的计算公式为：

其中，A(i,a)为节点i与邻居节点a的比阻函数值；β为节点的负载度门限值，0<β<1；C_a为邻居节点a的负载度值。

所述C_a的计算公式为：