[发明专利]一种无线传感器网络的路由选择方法及系统

说明书

本发明公开了一种无线传感器网络的路由选择方法及系统。所述方法包括：判断当前轮数是奇数轮还是偶数轮，在奇数轮中无线传感器网络中的所有节点节选副簇首和主簇首，在偶数轮中，根据现有的簇群，主簇首和副簇首在簇群内选择出，减小了节点因入簇选择所消耗的能量，并且在副簇首节点和主簇首节点选择过程中，由传统的根据单一能量选取改为根据能量和节点位置选取，提高了选取的精度，并且采取双簇首机制，提高了系统稳定性。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，特别涉及一种无线传感器网络的路由选择方法及系统。

背景技术

无线传感器网络(WSNs，wireless sensor networks)是由部署在监测区域内的大量微型、低功耗的传感器节点根据路由协议自组织形成的网络。由于传感器节点体积微小、处理能力与携带能量有限，研究合理高效的路由算法显得极为重要。合理的路由算法能有效的延长网络生命周期，提高网络能量效率。路由算法可以根据拓扑结构的类型分为平面型与分簇型路由算法。相比于平面型算法，分簇型路由算法可拓展性强，网络性能优异，更适用于大规模网络。

分簇型路由算法中靠近基站的簇首同时执行接收、融合和传输数据任务，网络负担重，很容易因能量耗尽而失效。这一现象被称为“能量热区”问题。为解决这一问题，Soro等人经过研究，提出了非均匀分簇的思想。李成法等人提出了一种非均匀分簇算法EEUC(Energy-Efficient Uneven Clustering，EEUC)，对解决“能量热区”问题十分有效。

EEUC算法是李成法等人为解决“能量热区”问题而提出的一种非均匀分簇路由方案。该算法通过设立非均匀的竞争半径公式，使靠近基站的簇规模变小，从而均衡网络能量消耗，延长生命周期。整体算法分为簇首竞争阶段和簇间多跳阶段。算法实现原理如下：

(1)簇的竞争阶段：

首先每个节点产生0到1的随机数，当该随机数小于预先设定的阈值，则该节点担任簇首，同时若某一节点成功竞选簇首，则在它竞争半径内的所有待选节点退出竞争。竞争半径公式如下式：

其中d_max与d_min分别为网络中节点距离基站的最大、最小距离，d(s_i,BS)代表当前节点距离基站的距离，R_cmax为最大竞争半径，c为待定系数，通过c的设定，可以使竞争半径的取值在一定范围内调节。

簇首节点确立后，便会向邻居节点广播入簇消息，非簇首节点收到此消息时，根据收到消息信号的强弱，选择最强信号的簇首节点加入。

(2)簇间多跳阶段：

在簇间多跳阶段，簇首选择使能量开销指标最小的节点作为其中继节点。能量开销指标公式如下式：

E_relay＝d²(s_i,s_j)+d²(s_j,BS)

通过不断的选取下一跳节点，最终将数据传送给基站。

但是EEUC算法随机选取簇首，没有充分考虑节点的剩余能量和位置因素，很容易导致低能量节点当选簇首，从而加速网络的死亡。在簇间多跳阶段，仅以距离作为中继节点的评价标准，很容易产生局部最优整体较差现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线传感器网络的路由选择方法及系统，为了提高无线传感器网络的持续时间和整体性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种无线传感器网络的路由选择方法，所述方法包括如下步骤：