[发明专利]一种低功耗无线传感器网络静态节点路由方法

说明书

本发明提及一种低功耗无线传感器网络静态节点路由方法，包括：无线传感器网络初始化设定；获取拓扑结构信息；计算基站到所有传感器节点的最优路径；选出一条工作路径并将其发送给该路径上的所有传感器节点；工作路径上出现的起始传感器节点将自身感知的数据和剩余能量，沿着最优路径转发给路径上的下一跳传感器节点；下一跳传感器节点融合自身的感知数据和剩余能量，再转发给接下来的下一跳传感器节点，以此类推，直到基站收到路径上的所有传感器节点数据；更新拓扑结构信息中节点的剩余能量，计算未收到数据的传感器节点到基站的最优路径；重复前述步骤，直到所有节点数据都收集完成。本发明能够实现节约能量，延长网络寿命。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络路由技术领域，属于一种低功耗无线传感器网络静态节点路由方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是一种分布式传感网络，其作为物联网和大数据的核心技术，近年来，受到工业界和学术界的广泛关注。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的静止或移动的微型传感器节点组成，传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点，通过无线通信的方式逐跳的进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，最后通过互联网或卫星把这些信息发送给网络的管理者。其结构如图1所示。

传感器节点作为无线传感网络的重要组成元素，除了进行本地信息收集和数据处理外，还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合。而这些传感器节点本身的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱，电池的供电能力有限。如何节约能耗，延长网络使用寿命是无线传感器网络的一个热点研究问题。

低功耗无线传感器网络静态节点路由，适用于整个传感器网络中传感器节点位置固定的场景。传感器节点通过获取无线传感器网络的拓扑结构信息，在保证网络连通性的情况下，基站(或网关)生成传感器节点到基站(或网关)的最优路由路径，最大程度的节约网络能量消耗，降低节点干扰，延长网络寿命。

目前，无线传感网络路由方法主要有三种方式：基于平面的路由、基于层次的路由和基于位置的路由。

基于平面的路由是相对基于层次的路由来说，即无线传感器网络中的每个传感器节点都是对等的，没有层级或主从之分。网络中的每个传感器节点都知道其他节点到基站成本最小的路径，平面路由就是利用一定的图论算法来选择最佳的路由路径。(GulistaKhan,Gaurav Bathla and Wajid Ali.Minimum Spanning Tree based Routing Strategyfor Homogeneous WSN.International Journal on Cloud Computing:Services andArchitecture,Vol.1,No.2,August 2011)。

基于层次的路由是将无线传感器网络中的节点根据一定的规则划分成若干个簇，每个簇中有一个节点担任簇头节点，簇中的节点将感知数据发送给簇头节点，簇头节点来完成数据的融合，并转发给基站或网关(Zhou R,Chen M,Feng G,et al.Geneticclustering route algorithm in WSN[C].Sixth International Conference onNatural Computation.IEEE,2010:4023-4026.)。根据簇的层次深度不同，可将整个网络划分为二层结构、三层结构，甚至四层结构(Fawzy A E,Amer A,Shokair M,et al.Four-layer routing protocol with Location based Topology Control of active nodesin WSN[C].International Conference on Computer EngineeringSystems.IEEE,2017.)。