基于區(qū)域劃分的分層鏈樹路由方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于區(qū)域劃分的分層鏈樹路由方法，包括：步驟1，將無線傳器感網(wǎng)絡劃分為多個區(qū)域；步驟2，使每個所述區(qū)域單獨成簇，并按照PEGASIS協(xié)議將所述簇內的節(jié)點通過遺傳算法在相應的每個所述區(qū)域內形成第一鏈路；步驟3，按照能量最大化原則，在每個所述簇內選取簇頭；步驟4，按照PEGASIS協(xié)議將所述簇頭與Sink節(jié)點之間的通信鏈路通過遺傳算法形成第二鏈路；步驟5，將所述第二鏈路改造成以Sink節(jié)點為中心的分層鏈樹；步驟6，使節(jié)點數(shù)據(jù)沿著所述分層鏈樹并通過數(shù)據(jù)融合傳遞給Sink節(jié)點，經(jīng)過預定的通信時間后，跳轉執(zhí)行步驟1。本發(fā)明有效降低了LEACH算法中節(jié)點之間采用單跳方式導致的長距離通信所產(chǎn)生的能耗。
【專利說明】基于區(qū)域劃分的分層鏈樹路由方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線路由【技術領域】，特別是涉及一種基于區(qū)域劃分的分層鏈樹路由方法。
【背景技術】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡是一種特殊的無線通信，它是有許多節(jié)點通過無線自組織網(wǎng)絡的方式構成的，由于傳感器節(jié)點的電源能量、計算能力和通信能力非常有限，所以必須有一個好的路由協(xié)議以盡量延長網(wǎng)絡的生存時間和網(wǎng)絡性能。
[0003]LEACH協(xié)議是一種層次路由算法。普通節(jié)點為了避免距離過長而選擇通過簇頭作為轉接來就行通信，有效的減少了普通節(jié)點的能量消耗大大提高了網(wǎng)絡的穩(wěn)定時間，延長了傳感器網(wǎng)絡的生存時間。但是LEACH協(xié)議存在著以下缺點，具體如下:
[0004]LEACH的簇頭選舉是采用隨機選舉的方式，簇頭的分布不均勻，導致部分區(qū)域的節(jié)點與簇頭的通信距離很大，增加了部分節(jié)點的通信耗能。
[0005]簇頭采用單跳的方式直接和基站通信，不論兩者之間的距離遠近，當網(wǎng)絡規(guī)模很大的時候，通信的范圍也很廣，從而導致簇頭消耗過多的能量導致節(jié)點過早死亡。
[0006]簇內節(jié)點和簇頭的通信也是采用單跳的方式通信，當網(wǎng)絡規(guī)模很大的時候，增加了簇頭的能量負擔同時也增加了節(jié)點的通信能耗。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種基于區(qū)域劃分的分層鏈樹路由方法，以解決現(xiàn)有技術中LEACH算法中節(jié)點之間采用單跳方式導致的長距離通信能耗高的問題。
[0008]為解決上述技術問題，作為本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于區(qū)域劃分的分層鏈樹路由方法，其特征在于，包括:步驟1，將無線傳器感網(wǎng)絡劃分為多個區(qū)域；步驟2，使每個所述區(qū)域單獨成簇，并按照PEGASIS協(xié)議將所述簇內的節(jié)點通過遺傳算法在相應的每個所述區(qū)域內形成第一鏈路；步驟3，按照能量最大化原則，在每個所述簇內選取簇頭；步驟4，按照PEGASIS協(xié)議將所述簇頭與Sink節(jié)點之間的通信鏈路通過遺傳算法形成第二鏈路；步驟5，將所述第二鏈路改造成以Sink節(jié)點為中心的分層鏈樹；步驟6，使節(jié)點數(shù)據(jù)沿著所述分層鏈樹并通過數(shù)據(jù)融合傳遞給Sink節(jié)點，經(jīng)過預定的通信時間后，跳轉執(zhí)行步驟I。
[0009]進一步地，所述步驟I中的所述無線傳感器網(wǎng)絡為正方形，所述正方形的無線傳器感網(wǎng)絡劃分為16個所述區(qū)域。
[0010]進一步地，所述正方形的無線傳器感網(wǎng)絡劃分為16個所述區(qū)域包括:將所述正方形沿其對角線和中位線劃分為八個區(qū)域；在所述正方形內劃出一個同心的內部正方形；所述內部正方形將所述八個區(qū)域劃分為16個區(qū)域。
[0011]進一步地，所述步驟I還包括:通過調節(jié)所述內部正方形的邊長改變簇頭的負載平衡因子。
[0012]進一步地，所述負載平衡因子LBF根據(jù)下式計算:
【權利要求】
1.一種基于區(qū)域劃分的分層鏈樹路由方法，其特征在于，包括: 步驟1，將無線傳器感網(wǎng)絡劃分為多個區(qū)域； 步驟2，使每個所述區(qū)域單獨成簇，并按照PEGASIS協(xié)議將所述簇內的節(jié)點通過遺傳算法在相應的每個所述區(qū)域內形成第一鏈路； 步驟3，按照能量最大化原則，在每個所述簇內選取簇頭； 步驟4，按照PEGASIS協(xié)議將所述簇頭與Sink節(jié)點之間的通信鏈路通過遺傳算法形成第二鏈路； 步驟5，將所述第二鏈路改造成以Sink節(jié)點為中心的分層鏈樹； 步驟6，使節(jié)點數(shù)據(jù)沿著所述分層鏈樹并通過數(shù)據(jù)融合傳遞給Sink節(jié)點，經(jīng)過預定的通信時間后，跳轉執(zhí)行步驟I。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟I中的所述無線傳感器網(wǎng)絡為正方形，所述正方形的無線傳器感網(wǎng)絡劃分為16個所述區(qū)域。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述正方形的無線傳器感網(wǎng)絡劃分為16個所述區(qū)域包括: 將所述正方形沿其對角線和中位線劃分為八個區(qū)域； 在所述正方形內劃出一個同心的內部正方形； 所述內部正方形將所述八個區(qū)域劃分為16個區(qū)域。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟I還包括:通過調節(jié)所述內部正方形的邊長改變簇頭的負載平衡因子。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述負載平衡因子LBF根據(jù)下式計算:
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟2中，只有當所述第一鏈路內的任何一個節(jié)點死亡后才重新構造新的第一鏈路。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟2或5中的所述遺傳算法的適應度函數(shù)fit為:
fit = (1-(len-minlen)/(maxlen-minlen+0.001)))2 其中，Ien代表按當前序列形成鏈路的總長度，minlen代表這一代種群所有鏈路的長度最短的鏈路長度，maxlen代表這一代種群所有鏈路中長度最長的鏈路的長度。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟5中， 在所述第二鏈路上，按照所述第二鏈路的順序依次對簇頭與簇頭之間、以及簇頭與Sink節(jié)點之間這兩種通信方式的能耗進行分析，如果簇頭與上級簇頭通信的能耗小于簇頭直接與Sink節(jié)點的通信的耗能，則該簇頭維持原始通信路由；反之，則該簇頭與Sink直接通信，從而降低消耗能量。
【文檔編號】H04W40/02GK103813406SQ201410056952
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權日:2014年2月20日
【發(fā)明者】向滿天, 周曉明, 廖莎, 龍承志 申請人:南昌大學