CN110366227A - 一种无线传感器网络的任播路由方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线传感器网络任播路由技术领域,具体为一种无线传感器网络的任播路由方法,解决了无线传感器网络中存在网络延迟、网络生存期短、网络耗能高的问题,本发明所述方法首先利用节点间的信号强度值转换为节点间的距离值,然后利用这些距离值一步一步推算出P的所在区域,然后P向周围的sink节点发送数据包。该方法能够有效降低网络延迟,均衡节点能耗,提高网络整体生存时间。

Description

一种无线传感器网络的任播路由方法
技术领域
本发明属于无线传感器网络任播路由技术领域,具体为一种无线传感器网络的任播路由方法。
背景技术
近年来物联网技术不断取得新的成果,已经运用到国防军事、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、抗灾抢险等领域,作为物联网底层重要技术之一的无线传感器网络已经成为了研究热点。但是无线传感器网络中存在网络延迟、网络生存期短、网络耗能高的问题,只有解决了这些问题,物联网整体质量才能进一步提升。
发明内容
本发明的目的在于解决无线传感器网络中存在网络延迟、网络生存期短、网络耗能高的问题,提供了一种无线传感器网络的任播路由方法。
本发明解决其技术问题的技术方案是:一种无线传感器网络的任播路由方法,包括以下步骤:
Z1:指定一个发送节点为P,设P能够接收到其周围4个不同的sink节点的信号强度,进而转换为信号强度值,且4个sink节点均位于P的通信范围之内,其中s1、s2、s3、s4分别代表4个不同的sink节点,且s1、s2、s3、s4的坐标位置是已知的;
Z2:设定P在一个四边形ABCD中,s1、s2、s3、s4分别在四边形ABCD的四条边上;将P到s1、s2、s3、s4的信号强度值转换为P与s1、s2、s3、s4之间的距离值且分别记为Ls1p,Ls2p,Ls3p,Ls4p;根据s1、s2、s3、s4的坐标位置计算得出s1和s2的距离值记为Ls1s2,s2和s3的距离值记为Ls2s3,s3和s4的距离值记为Ls3s4,s4和s1的距离值记为Ls4s1
Z3:将四边形s1s2s3s4区域记为Ⅰ区且面积为S□s1s2s3s4;P、s1和s2形成三角形区域的面积记为SΔs1s2p;P、s2和s3形成三角形区域的面积记为SΔs2s3p;P、s3和s4形成三角形区域的面积记为SΔs3s4p;P、s4和s1形成三角形区域的面积记为SΔs1s4p;且三角形As1s2区域记为Ⅱ区,三角形Bs2s3区域记为Ⅲ区;三角形Cs3s4区域记为Ⅳ区;三角形Ds1s4区域记为Ⅴ区;根据步骤Z2得到的各参数,计算SΔs1s2p、SΔs2s3p、SΔs3s4p、SΔs1s4p、S□s1s2s3s4,设
Z4:判断P位于哪个区域:
①当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于Ⅰ区;
②当SΔs1s2p=0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于边s1s2上,视为Ⅱ区;
③当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p=0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于边s2s3上,视为Ⅲ区;
④当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p=0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于边s3s4上,视为Ⅳ区;
⑤当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p=0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于边s1s4上,视为Ⅴ区;
⑥当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p>S□s1s2s3s4时,则P位于四边形s1s2s3s4之外且在四边形ABCD之内;然后计算P到s1、s2的距离之和为L1=Ls1p+Ls2p;计算P到s2、s3的距离之和为L2=Ls2p+Ls3p;计算P到s3、s4的距离之和为L3=Ls3p+Ls4p;计算P到s1、s4的距离之和为L4=Ls1p+Ls4p;当L1=min(L1,L2,L3,L4),即L1为L1、L2、L3、L4中的最小值,那么P位于Ⅱ区;当L2=min(L1,L2,L3,L4),即L2为L1、L2、L3、L4中的最小值,P位于Ⅲ区;当L3=min(L1,L2,L3,L4),即L3为L1、L2、L3、L4中的最小值,P位于Ⅳ区;当L4=min(L1,L2,L3,L4),即L4为L1、L2、L3、L4中的最小值,P位于Ⅴ区;
Z5:当通过步骤Z4确认了P所在区域之后,P即可对s1、s2、s3或s4发送数据包,设P发送的数据包大小为D,则当P位于Ⅰ区时,P向s1发送的数据包大小为P向s2发送的数据包大小为P向s3发送的数据包大小为P向s4发送的数据包大小为当P位于Ⅱ区时,P向s1发送的数据包大小为P向s2发送的数据包大小为当P位于Ⅲ区时,P向s2发送的数据包大小为P向s3发送的数据包大小为当P位于Ⅳ区时,P向s3发送的数据包大小为P向s4发送的数据包大小为当P位于Ⅴ区时P向s4发送的数据包大小为P向s1发送的数据包大小为
分区确定P的位置,确定好之后,发送节点P将数据包发送给附近的多个sink节点,这能够减少发送数据包的时间,降低网络延迟。在发送数据包的时候,按一定的权重比例向不同sink节点发送数据包,这样不只是一个sink节点能接收到数据包并且在工作,而是多个sink节点能接收到数据包并且在工作,故有利于网络均衡能耗,使得整个网络的生存时间加长。
本发明的有益效果是:本发明所述方法能够降低网络延迟;均衡节点能耗,减少网络耗能;提高网络整体生存时间。
附图说明
图1为本发明所述一种无线传感器网络的任播路由方法的原理示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其他实施方式,都属于本发明所保护的范围。
参见附图1,现对本发明提供的一种无线传感器网络的任播路由方法进行说明。
一种无线传感器网络的任播路由方法,包括以下步骤:
Z1:指定一个发送节点为P,设P能够接收到其周围4个不同的sink节点的信号强度,进而转换为信号强度值,且4个sink节点均位于P的通信范围之内,其中s1、s2、s3、s4分别代表4个不同的sink节点;且s1、s2、s3、s4的坐标位置是已知的;
Z2:设定P在一个四边形ABCD中,s1、s2、s3、s4分别在四边形ABCD的四条边上;将P到s1、s2、s3、s4的信号强度值转换为P与s1、s2、s3、s4之间的距离值且分别记为Ls1p、Ls2p、Ls3p、Ls4p;根据sink节点的坐标位置能够计算得出s1和s2的距离值记为Ls1s2,s2和s3的距离值记为Ls2s3,s3和s4的距离值记为Ls3s4,s4和s1的距离值记为Ls4s1
Z3:将四边形s1s2s3s4区域记为Ⅰ区且面积为S□s1s2s3s4;P、s1和s2形成三角形区域的面积记为SΔs1s2p;P、s2和s3形成三角形区域的面积记为SΔs2s3p;P、s3和s4形成三角形区域的面积记为SΔs3s4p;P、s4和s1形成三角形区域的面积记为SΔs1s4p;且三角形As1s2区域记为Ⅱ区,三角形Bs2s3区域记为Ⅲ区;三角形Cs3s4区域记为Ⅳ区;三角形Ds1s4区域记为Ⅴ区;根据步骤Z2得到的各参数,计算SΔs1s2p、SΔs2s3p、SΔs3s4p、SΔs1s4p、S□s1s2s3s4,设
Z4:判断P位于哪个区域:
①当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于Ⅰ区;
②当SΔs1s2p=0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于边s1s2上,视为Ⅱ区;
③当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p=0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于边s2s3上,视为Ⅲ区;
④当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p=0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于边s3s4上,视为Ⅳ区;
⑤当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p=0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于边s1s4上,视为Ⅴ区;
⑥当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p>S□s1s2s3s4时,则P位于四边形s1s2s3s4之外且在四边形ABCD之内;然后计算P到s1、s2的距离之和为L1=Ls1p+Ls2p;计算P到s2、s3的距离之和为L2=Ls2p+Ls3p;计算P到s3、s4的距离之和为L3=Ls3p+Ls4p;计算P到s1、s4的距离之和为L4=Ls1p+Ls4p;当L1=min(L1,L2,L3,L4),即L1为L1、L2、L3、L4中的最小值,那么P位于Ⅱ区;当L2=min(L1,L2,L3,L4),即L2为L1、L2、L3、L4中的最小值,P位于Ⅲ区;当L3=min(L1,L2,L3,L4),即L3为L1、L2、L3、L4中的最小值,P位于Ⅳ区;当L4=min(L1,L2,L3,L4),即L4为L1、L2、L3、L4中的最小值,P位于Ⅴ区;
Z5:当通过步骤Z4确认了P所在区域之后,P即可对s1、s2、s3或s4发送数据包,设P发送的数据包大小为D,则当P位于Ⅰ区时,P向s1发送的数据包大小为P向s2发送的数据包大小为P向s3发送的数据包大小为P向s4发送的数据包大小为当P位于Ⅱ区时,P向s1发送的数据包大小为P向s2发送数据包大小为当P位于Ⅲ区时,P向s2发送的数据包大小为P向s3发送的数据包大小为当P位于Ⅳ区时,P向s3发送的数据包大小为P向s4发送的数据包大小为当P位于Ⅴ区时P向s4发送的数据包大小为P向s1发送的数据包大小为
进一步的,作为本发明所述一种无线传感器网络的任播路由方法的一种具体实施方式,P所在区域是利用RSSI测距算法将信号强度值转换为距离值计算得到的。
本发明所述方法首先利用节点间的信号强度值转换为节点间的距离值,然后利用这些距离值一步一步推算出发送节点P的所在区域,然后P向周围的sink节点发送数据包。该方法能够有效降低网络延迟,均衡节点能耗,提高网络整体生存时间。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (2)

1.一种无线传感器网络的任播路由方法,其特征在于,依次包括以下步骤:
Z1:指定一个发送节点为P,设P能够接收到其周围4个不同的sink节点的信号强度,进而转换为信号强度值,且4个sink节点均位于P的通信范围之内,其中s1、s2、s3、s4分别代表4个不同的sink节点,且s1、s2、s3、s4的坐标位置是已知的;
Z2:设定P在一个四边形ABCD中,s1、s2、s3、s4分别在四边形ABCD的四条边上;将P到s1、s2、s3、s4的信号强度值转换为P与s1、s2、s3、s4之间的距离值且分别记为Ls1p,Ls2p,Ls3p,Ls4p;根据s1、s2、s3、s4的坐标位置计算得出s1和s2的距离值记为Ls1s2,s2和s3的距离值记为Ls2s3,s3和s4的距离值记为Ls3s4,s4和s1的距离值记为Ls4s1
Z3:将四边形s1s2s3s4区域记为Ⅰ区且面积为S□s1s2s3s4;P、s1和s2形成三角形区域的面积记为SΔs1s2p;P、s2和s3形成三角形区域的面积记为SΔs2s3p;P、s3和s4形成三角形区域的面积记为SΔs3s4p;P、s4和s1形成三角形区域的面积记为SΔs1s4p;且三角形As1s2区域记为Ⅱ区,三角形Bs2s3区域记为Ⅲ区;三角形Cs3s4区域记为Ⅳ区;三角形Ds1s4区域记为Ⅴ区;根据步骤Z2得到的各参数,计算SΔs1s2p、SΔs2s3p、SΔs3s4p、SΔs1s4p、S□s1s2s3s4,设
Z4:判断P位于哪个区域:
①当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于Ⅰ区;
②当SΔs1s2p=0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于边s1 s2上,视为Ⅱ区;
③当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p=0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于边s2s3上,视为Ⅲ区;
④当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p=0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于边s3s4上,视为Ⅳ区;
⑤当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p=0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p=S□s1s2s3s4时,则P位于边s1s4上,视为Ⅴ区;
⑥当SΔs1s2p≠0,SΔs2s3p≠0,SΔs3s4p≠0,SΔs1s4p≠0且SΔs1s2p+SΔs2s3p+SΔs3s4p+SΔs1s4p>S□s1s2s3s4时,则P位于四边形s1s2s3s4之外且在四边形ABCD之内;然后计算P到s1、s2的距离之和为L1=Ls1p+Ls2p;计算P到s2、s3的距离之和为L2=Ls2p+Ls3p;计算P到s3、s4的距离之和为L3=Ls3p+Ls4p;计算P到s1、s4的距离之和为L4=Ls1p+Ls4p;当L1=min(L1,L2,L3,L4),即L1为L1、L2、L3、L4中的最小值,那么P位于Ⅱ区;当L2=min(L1,L2,L3,L4),即L2为L1、L2、L3、L4中的最小值,P位于Ⅲ区;当L3=min(L1,L2,L3,L4),即L3为L1、L2、L3、L4中的最小值,P位于Ⅳ区;当L4=min(L1,L2,L3,L4),即L4为L1、L2、L3、L4中的最小值,P位于Ⅴ区;
Z5:当通过步骤Z4确认了P所在区域之后,P即可对s1、s2、s3或s4发送数据包,设P发送的数据包大小为D,则当P位于Ⅰ区时,P向s1发送的数据包大小为P向s2发送的数据包大小为P向s3发送的数据包大小为P向s4发送的数据包大小为当P位于Ⅱ区时,P向s1发送的数据包大小为P向s2发送的数据包大小为当P位于Ⅲ区时,P向s2发送的数据包大小为P向s3发送的数据包大小为当P位于Ⅳ区时,P向s3发送的数据包大小为P向s4发送的数据包大小为当P位于Ⅴ区时P向s4发送的数据包大小为P向s1发送的数据包大小为
2.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络的任播路由方法,其特征在于,P所在区域是利用RSSI测距算法将信号强度值转换为距离值计算得到的。
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