[发明专利]一种用于大田监控的移动传感器网络低功耗路由方法

摘要

本发明提出了一种用于大田监控的移动传感器网络低功耗路由方法，本发明利用了分层的网络结构及移动传感器网络中汇聚节点的移动性，根据传感器节点的数量来划分整个网络，首先决定出网络划分后每个区域的主节点，然后在汇聚节点移动的过程中，选择出它的中继节点，在中继节点确定之后的基础上，通过向网络中广播数据包的方式来决定源节点，最后使用最短路径算法来进行路由决定，在整个网络中利用了三种数据的传输方式，与其它的路由算法相比，将本发明应用在大田监控领域可以减少传感器网络中节点的能量损耗，可以延长网络的生存时间，由于在网络中使用了移动的汇聚节点，也可以缓解网络中的热点问题，和避免网络中的能量空洞现象。

主权项

1.一种用于大田监控的移动传感器网络低功耗路由方法，其特征在于，包含步骤如下：步骤1).假设所有的传感器节点随机的部署在一个矩形区域内，使用了如下的传感器节点类型：源节点，主节点，中继节点，汇聚节点和普通节点，由上述类型的传感器节点构成的网络有如下的特征：(1)所有普通节点的初始能量是一致的，而汇聚节点的初始能量要比普通节点的能量要大；(2)汇聚节点在上述构成的网络中以一个恒定的速度，沿着一个固定的路径移动；(3)网络中的传感器节点都有自己唯一的标识符；(4)在同一个区域内，如果某个传感器节点被选择成为中继节点，那该传感器节点就不能成为主节点；(5)在数据传输的第一轮中，网络中所有的传感器节点的能量都是足够的，能够支持第一轮的数据传输；(6)每个传感器节点上面都配有RSSI；步骤2).在部署好的传感器网络中，根据传感器节点的数量的5％来决定整个网络被划分成几块，假设整个网络被划分为K块，网络中共有N个传感器节点，则用下面的关系式来表示：步骤3).在整个网络被划分为若干个区域后，每个小区域内都进行主节点的选择，该主节点的选择依赖于区域中传感器节点的剩余能量和传感器节点的标识符；步骤4).将汇聚节点放到整个网络中，使之沿着一条预先定义的路径，以一个固定的速度移动，当汇聚节点接收到来自于基站收集数据的请求包之后，即在其当前所在的区域内开始选择中继节点；步骤5).在中继节点确定了之后，汇聚节点逗留在该中继节点的附近，汇聚节点通过该中继节点向整个网络广播一个“谁有这个数据”的数据请求包，如果网络中的某个传感器节点接收了该数据请求包，该传感器节点将沿着汇聚节点向该传感器节点传输路径的反向路径发送一个数据回复包，该传感器节点同时记录下中继节点的位置，并保存在该传感器节点上，此时，该传感器节点就可以称为源节点；步骤6).汇聚节点通过中继节点，以多跳的形式收集来自于源节点的数据，数据收集是按照如下的方式进行的：假设汇聚节点逗留区域为区域A，源节点所在的区域为区域B,首先，区域B内的主节点收集源节点发送过来的数据，并将接收到的数据聚合在一起，接下来，由区域B中的主节点向区域A中的中继节点传输数据，这时，为以下的三种情况:(1)当区域A和区域B为同一个区域的时候，直接根据最短路径算法构建出主节点和中继节点之间的路由，沿着该路由，主节点将聚合的数据传向中继节点，当中继节点接收了聚合的数据后，再将数据传向汇聚节点；(2)当区域A和区域B为2个相邻的区域的时候，B中的主节点向A中的中继节点传输数据分为2种方式，第一种方式是由B中的主节点直接向A中的主节点传输数据，A中主节点收集到数据后，根据(1)将数据传向汇聚节点；第二种方式是数据传输不通过A中的主节点，由B中的主节点根据最短路径算法构建出，到区域A中继节点之间的路由，中继节点沿着该路由收集来自于B中主节点的数据，再由中继节点将数据传向汇聚节点；(3)当区域A和区域B为2个不相邻的区域，且区域A和区域B之间具有区域C的时候，先根据所有区域的主节点，利用最短路径算法构建出区域B主节点和区域C主节点之间的路由，B中主节点将聚合的数据沿着该路由传向区域C中的主节点，当区域C主节点接收完数据后，此时区域C就相当于(2)中的区域B，然后，根据(2)由C中的主节点向A中的中继节点传输数据，最后由中继节点将数据向汇聚节点转发；步骤7).当汇聚节点完成了这一轮的数据收集后，将收集的数据向基站转发，之后则以原来的速度在网络中移动，直到接收到下一轮的数据收集请求，再重复上述步骤4)‑6)。