[发明专利]一种基于移动汇聚节点能量有效的无线传感器网路由协议

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，具体涉及一种在无线传感器网络中传递数据的方法。

背景技术

无线传感器网络通常是由大量微小而且低成本的传感器组成，传感器节点通过单跳或者多跳的方式向汇聚节点发送收集过来的信息。这些传感器节点本身具有计算能力、存储能力和通信能力。无线传感器网络的应用十分广泛，比如说，环境监测，智能家居，智能医疗等等。但由于应用环境的特殊性，很难为每个无线传感器更换电池，所以无线传感器网络的生命周期会受到能量的限制。如何利用每个传感器节点有限的能量资源并采用一种高效数据传递方法，使能量消耗和能量负载达到平衡成为一个重要的研究课题。

典型的无线传感器网络包括密集部署的静态传感器节点和一个静态的汇聚节点。靠近汇静态聚节点的无线传感器节点负担着较重的数据流量，因能量消耗较快而容易出现能量洞，大大降低了无线传感器网络的生命周期。所以，在传统的路由协议中，为减少能量消耗，通过减少信息传播的跳数和数据量成为首选策略，但是仍然避免不了靠近静态汇聚节点的传感器节点出现能量消耗较快的现象。一些研究者便提出了移动的汇聚节点的策略，这样移动的汇聚节点附近的传感器节点会随着时间变化而变化，在某种程度上平衡了整个无线传感器网络的能量消耗，相比了静态汇聚节点大大延长了无线传感器网络的生命周期。例如，PEGASIS路由协议在能量平衡和延长无线传感网生命周期方面取得了很好的效果，但是该路由协议所采用的信息传递方法依然存在缺陷：容易出现长链的现象；选取链头的机制容易出现链头离汇聚节点较远的现象；每一轮数据收集结束后链的切除将造成大量的通信开销。再例如，MECA路由协议采取了移动汇聚节点的信息传递方案，在延长无线传感器网络生命周期方面取得显著成效，但是在该方案中，远离汇聚节点的簇头由于长距离的数据传输，会造成能量消耗过快的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种在无线传感器网络中传递数据的方法，克服了现有技术 中存在的能量空洞现象以及簇头分布不均匀的问题，减轻了网络流量负载，大大延长了无线传感器网络的生命周期。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种在无线传感器网络传递信息的方法，在感知区域的边缘放置一个具有固定移动轨迹的移动汇聚节点；将无线传感器网络等分为若干个簇集，每一个簇集选取各自的簇头；使用贪心算法将各簇头构成一条链；选取与移动汇聚节点距离最近的簇头向移动汇聚节点发送数据。

较佳地，所述移动汇聚节点沿圆弧形感知区域边缘顺时针或者逆时针方向移动。

较佳地，将每个簇集内拥有最高剩余能量的传感器节点作为所述簇头。

较佳地，选择拥有最高剩余的传感器节点时，将位于簇集中央的传感器节点作为候选簇头，所述候选簇头在一定范围内向其他传感器节点广播包含有其ID和剩余能量信息的数据包；如果接收到所述数据包的传感器节点的剩余能量大于所述候选簇头，则将该传感器节点作为新的候选簇头；如果接收到所述数据包的传感器节点的剩余能量与所述候选簇头的剩余能量相等，则将两者中具有较小ID者作为新的候选簇头；如果接收到所述数据包的传感器节点的剩余能量小于所述候选簇头的剩余能量，则所述候选簇头继续广播所述数据包；直至选出簇集内拥有最高剩余能量的传感器节点。

较佳地，各传感器节点向簇头发送数据时，通过中继节点选择能量消耗最小的路由向簇头发送数据。

较佳地，与移动汇聚节点距离最近的簇头将自身的数据与来自其他簇头的数据融合后传递给移动汇聚节点。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于，(1)通过数据融合大大减少了传感器节点发送的数据量；(2)通过采用移动汇聚节点，避免了能量空洞现象；(3)采用贪心算法将簇头构成一条链，由靠近移动汇聚节点的簇头发送数据，避免了由离汇聚节点较远的簇头发送数据时由于数据长距离传输而造成的能量消耗过快的问题。

附图说明

图1是实施本发明的一个无线传感器网络示意图。

图2是本发明中的簇头选择流程图。

图3是本发明中簇头成链流程图。

具体实施方式

容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发在无线传感器网络传递信息的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。