CN106341843A - 一种基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了无线传感器技术领域的一种基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法，该基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法，具体步骤如下：S1：无线传感器网络中设有一个基站和多个节点，S2：在传感器节点收集数据的过程中，节点首先利用自身的本地计算和存储能力对数据进行融合，S3：能够同时进入监听状态以准备接受消息，S4：在节点间进行局部信息索更新，本发明能够避免一些枢纽节点承担了过多的数据分组转发任务，导致这些枢纽节点因电池能量过早衰竭而失效，通过分流的方式进行数据中继以减轻枢纽节点转发数据的负担，能够避免网络负载的拥堵，从而使网络的生存时间明显延长。

Description

一种基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法
技术领域
本发明涉及无线传感器技术领域，具体为一种基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法。
背景技术
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。WSN的发展得益于微机电系统、片上系统、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展。WSN广泛应用于军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等多个领域。
当今，随着无线传感器网络的快速发展，无线传感器网络被广泛的运用于社会的各个领域，同时无线传感器网络的问题也日益突出。无线传感器网络中的节点能量有限，宽带和存储等硬件资源有限都是限制无线传感器节点能否正常工作的重要因素，特别是无线传感器网络节点的能耗问题，由于无线传感器网络中无线通信节点的能量消耗是由电池的能量所决定的，而无线传感器网络的工作环境又决定了其不能更换电池，这就极大的影响了无线传感器网络的工作状态，如果不能很好的解决无线传感器网络的能耗问题，将不利于整个自组网络的长期稳定通信，为此，我们发明了一种基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法投入使用，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法，以解决上述背景技术中提出的无线传感器网络节点能耗高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法，该基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法，具体步骤如下：
S1：无线传感器网络中设有一个基站和多个节点，节点具有相同的属性，且节点间为双向通信，节点保存整个网络拓扑的结构信息，并能够定期进行数据收集；
S2：在传感器节点收集数据的过程中，节点首先利用自身的本地计算和存储能力对数据进行融合，去除冗余信息后再传送给邻居节点；
S3：分流节点内部设置一个定时器，通过定时器使所有节点在网络运行的初期阶段，能够同时进入监听状态以准备接受消息，分流节点收到该消息后，以基站为中心进行测距，测量出该分流节点到基站的距离；
S4：在路径搜索初始时，前继节点在生命周期内收集节点信息，在节点间进行局部信息索更新，并集中在源节点处，前继节点信息搜索从源节点处出发，依据转移概率，从相邻的下一跳节点集合选择一个合适节点，并以前继节点搜索路径为基础，由后继节点返回源节点时进行路径全局信息索更新，通过设置前后继节点的循环迭代次数，得到最优路径。
优选的，所述步骤S1中，节点的属性包括无线电发射功率、通信半径和初始能量，传感器的网络节点由传感器单元、处理单元、无线收发单元和能量供应单元组成。
优选的，所述步骤S2中，每个节点按照经过优化的比例向邻居节点发送数据，以平衡网络的生存时间和传递数据分组的跳数。
优选的，所述步骤S3中，对分流节点收集到的数据进行预处理，再通过其他节点转发到基站中，分流节点当前的剩余量应大于其他相邻节点的值和所有节点能量的平均值。
优选的，所述步骤S4中，在前继节点搜索路径到达中继节点时，首先检查前继节点的搜索路径是否经过中继节点，如经过，则终止路径搜索，否则，检查该中继节点是否比前一节点距离目的节点距离更近，且距离源节点更远，若是，则对节点间的全局信息进行检索更新。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够避免一些枢纽节点承担了过多的数据分组转发任务，导致这些枢纽节点因电池能量过早衰竭而失效，通过分流的方式进行数据中继以减轻枢纽节点转发数据的负担，能够避免网络负载的拥堵，节省节点的能量，降低整个无线网络的通信量，从而使网络的生存时间明显延长，同时本发明在无线传感器网络中增加节点也很容易布置网络的组织结构，确保网络的覆盖度，能够均衡整个网络的能量消耗。
附图说明
图1为本发明工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法，该基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法，具体步骤如下：
S1：无线传感器网络中设有一个基站和多个节点，节点具有相同的属性，且节点间为双向通信，节点保存整个网络拓扑的结构信息，并能够定期进行数据收集，节点的属性包括无线电发射功率、通信半径和初始能量，传感器的网络节点由传感器单元、处理单元、无线收发单元和能量供应单元组成；
S2：在传感器节点收集数据的过程中，节点首先利用自身的本地计算和存储能力对数据进行融合，去除冗余信息后再传送给邻居节点，每个节点按照经过优化的比例向邻居节点发送数据，以平衡网络的生存时间和传递数据分组的跳数；
S3：分流节点内部设置一个定时器，通过定时器使所有节点在网络运行的初期阶段，能够同时进入监听状态以准备接受消息，分流节点收到该消息后，以基站为中心进行测距，测量出该分流节点到基站的距离，对分流节点收集到的数据进行预处理，再通过其他节点转发到基站中，分流节点当前的剩余量应大于其他相邻节点的值和所有节点能量的平均值；
S4：在路径搜索初始时，前继节点在生命周期内收集节点信息，在节点间进行局部信息索更新，并集中在源节点处，前继节点信息搜索从源节点处出发，依据转移概率，从相邻的下一跳节点集合选择一个合适节点，并以前继节点搜索路径为基础，由后继节点返回源节点时进行路径全局信息索更新，通过设置前后继节点的循环迭代次数，得到最优路径，在前继节点搜索路径到达中继节点时，首先检查前继节点的搜索路径是否经过中继节点，如经过，则终止路径搜索，否则，检查该中继节点是否比前一节点距离目的节点距离更近，且距离源节点更远，若是，则对节点间的全局信息进行检索更新。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法，其特征在于：该基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法，具体步骤如下：
S1：无线传感器网络中设有一个基站和多个节点，节点具有相同的属性，且节点间为双向通信，节点保存整个网络拓扑的结构信息，并能够定期进行数据收集；
S2：在传感器节点收集数据的过程中，节点首先利用自身的本地计算和存储能力对数据进行融合，去除冗余信息后再传送给邻居节点；
S3：分流节点内部设置一个定时器，通过定时器使所有节点在网络运行的初期阶段，能够同时进入监听状态以准备接受消息，分流节点收到该消息后，以基站为中心进行测距，测量出该分流节点到基站的距离；
S4：在路径搜索初始时，前继节点在生命周期内收集节点信息，在节点间进行局部信息索更新，并集中在源节点处，前继节点信息搜索从源节点处出发，依据转移概率，从相邻的下一跳节点集合选择一个合适节点，并以前继节点搜索路径为基础，由后继节点返回源节点时进行路径全局信息索更新，通过设置前后继节点的循环迭代次数，得到最优路径。
2.根据权利要求1所述的一种基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法，其特征在于：所述步骤S1中，节点的属性包括无线电发射功率、通信半径和初始能量，传感器的网络节点由传感器单元、处理单元、无线收发单元和能量供应单元组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法，其特征在于：所述步骤S2中，每个节点按照经过优化的比例向邻居节点发送数据，以平衡网络的生存时间和传递数据分组的跳数。
4.根据权利要求1所述的一种基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法，其特征在于：所述步骤S3中，对分流节点收集到的数据进行预处理，再通过其他节点转发到基站中，分流节点当前的剩余量应大于其他相邻节点的值和所有节点能量的平均值。
5.根据权利要求1所述的一种基于多路径的无线传感器网络数据流量分流路由方法，其特征在于：所述步骤S4中，在前继节点搜索路径到达中继节点时，首先检查前继节点的搜索路径是否经过中继节点，如经过，则终止路径搜索，否则，检查该中继节点是否比前一节点距离目的节点距离更近，且距离源节点更远，若是，则对节点间的全局信息进行检索更新。
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