CN101577667A - 一种基于网格分簇的无线传感器网络xy路由协议 - Google Patents

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赵壮
黄奎
田克
姚郑
高雪
张锋
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Abstract

本发明属于无线网络协议技术领域，具体涉及一种无线传感器网络中基于网格分簇的XY路由方法。本发明利用网格分簇特有的拓扑结构和XY路由算法的简单可靠性，设计了一种在无线传感器网络中基于网格分簇的XY路由方法。本发明主要用于无线传感器网络中，可以在一定程度上保证了全网节点能量有效性的基础上，用简单有效的路由方法保证数据的可靠传输。

Description

一种基于网格分簇的无线传感器网络XY路由协议
技术领域
本发明属于无线网络协议技术领域，具体涉及一种无线传感器网络中基于网格分簇的XY路由方法。该方法利用节点的位置信息把整个网络区域分成网格，每个节点都处在一个特定的网格里，数据包按照网格的坐标位置沿着X轴和Y轴传输。
背景技术
无线传感器网络是近些年出现的一种综合微电子技术、无线通信技术、计算机技术的新兴技术领域，在环境、医疗、军事等领域具有非常广泛的应用前景，其发展和应用将会给人类的生活和生产的各个方面带来深远影响。虽然无线传感器网络的大规模商业应用，由于技术等方面的制约还有待时日，但是最近几年，随着计算成本的下降以及微处理器和传感器体积越来越小，已经有为数不少的无线传感器网络开始投入使用。
目前无线传感器网络由于受到成本和体积等因素的限制，传感器节点的处理能力、无线带宽和电池容量都很有限。无线传感器节点的能量在多数的情况下无法得到补充，因此尽可能的延长无线传感器网络的工作寿命成为无线传感器网络设计中的关键问题之一。为了提高无线传感器网络的寿命，网络中每个节点的能量均衡问题已成为研究的重点问题。节点分簇方法被学术及工业界普遍认为是提高能量有效性的可行方法。节点分簇具有拓扑管理方便、能量利用高效、数据融合简单等优点。
无线传感器网络网格式分簇方法大多是利用传感器节点的位置信息，分布式的将它们分在正方形的网格中，每个网格中的节点以某种机制交替的充当簇头节点，来负责数据的收发，网格中的除了簇头以外的其它大多数节点处于休眠状态以节省能量。
GAF(Geographic adaptive fidelity地域自适应保真)算法就是这种分簇算法的典型代表。GAF工作方式如下：首先，假设每个节点都具有自己相对于其他节点的确切位置信息，这个位置信息可以通过GPS或其它的定位方式获得。把网络按地理位置分成虚拟的小网格，网格中的节点轮流充当簇头，使每个节点所承担的传输任务较为均衡，以达到网格内能量均衡的目的。为了让两个相邻网格中的活动节点处于网格中的任何位置都能相互通信，这里给出了确定网格边长r的方法，满足 r ≤ R 5 , 其中R是节点的传输半径。按照这种方法，整个传感器网络被虚拟的分割成半径为r的网格。
XY路由方法是在无线多跳网络(包括无线网格网络、无线自组织网络、无线传感器网络)中通用的一种路由方法，每个节点只能把数据传输给自己的邻居节点。例如，节点(x，y)只能把数据转发给(x-1，y)，(x+1，y)，(x，y-1)，(x，y+1)，也只能从这些网格中的节点接收数据。算法的伪代码如图2所示。源节点向目的节点发送数据时，只要获知目的节点的位置信息，数据包先沿着X轴方向将数据转发到与目的节点处于同一Y轴的节点，再沿着Y轴方向将数据转发到目的端。
发明内容
本发明利用了网格分簇特有的拓扑结构和XY路由方法的简单可靠性，设计了一种在无线传感器网络中基于网格分簇的XY路由方法。
本发明主要用于无线传感器网络中，可以在一定程度上保证了全网节点能量有效性的基础上，用简单有效的路由方法保证数据的可靠传输。
附图说明
图1是一个基于网格分簇的无线传感器网络XY路由协议的数据包传输的例子图。其中灰色节点表示处在活动状态，白色节点标识处在休眠状态中的节点。
图2是基于网格分簇的无线传感器网络XY路由协议的伪代码。其中xOffset和yOffset是目的端在X轴和Y轴方向上的偏移量；X，Y为下一跳节点所处网格的坐标，当算法执行“Home”时，数据到达目的节点。
具体实施方式
本发明是在GAF无线网络拓扑控制算法的基础上，加入XY路由算法这一可靠而又容易实现的路由方法，并利用两个算法的共同特点把它们有效结合起来，形成了一个能量有效性和可靠性都很高的路由协议。
本发明中提出的基于网格分簇的无线传感器网络XY路由协议首先要使用网格分簇方法将网络分簇，例如使用GAF算法将网络分成以
Figure A20081010586200041
为半径的网格，并以坐标原点为基准建立坐标系，为每个网格标识一个坐标值。每个节点都可以根据自己的位置信息和坐标原点的位置信息获知自己所处网格的坐标值。
数据包转发时，只要获知目的节点的位置信息，源节点就可以根据目的节点的坐标得出目的节点所处的网格的坐标。数据包先沿着X轴方向将数据包转发到与目的节点处于同一Y轴的网格中的簇头节点，再沿着Y轴方向将数据转发到目的端。
例如这样一种情况，如图1所示，假设一个数据包要从处于网格(1，1)中的源节点发送到处于网格(5，6)中的目的节点，数据包先沿着X轴方向将数据转发到与目的节点处于同一Y轴的网格(5，1)中，再从网格(5，1)中的簇头节点沿Y轴向目的节点方向转发到网格(5，6)中的目的节点。

Claims (3)

1、一个基于网格分簇的无线传感器网络XY路由协议，其特征在于：利用了网格分簇特有的拓扑结构和XY路由方法的简单可靠性，设计了一种在无线传感器网络中基于网格分簇的XY路由方法。
2、根据权利要求1所述的基于网格分簇的无线传感器网络XY路由协议，其特征在于：在网格分簇的基础上，按网格坐标做XY路由，转发节点为每个网格的簇头节点。
3、根据权利要求1所述的基于网格分簇的无线传感器网络XY路由协议，其特征在于：源节点和目的节点不把数据发送给其所在网格的簇头节点，而是直接发送给下一跳网格中的簇头节点。
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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20091111