[发明专利]一种楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法

说明书

技术领域

本发明属于楼宇WSN(Wireless Sensor Network)技术领域。尤其涉及一种楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域内被监测对象的信息，最后发送给观察者。由于WSN中节点数目成千上万，每个节点的能量、处理能力以及无线通信能力都相对有限，若经常需要人工维护，无疑是加大了各方面的负担。所以如何高效地利用有限的能量和资源，如何通过建立合适的路由来尽可能延长网络生存期，成为WSN中研究的热点问题之一。有关研究表明，WSN中处理器和各种传感器模块的功耗随着技术的进步越来越低，而无线通信模块是WSN中最消耗能量的部分。因此，无线通信的次数和距离直接影响到节点的能耗和整个网络的生存期。

WSN采用多跳技术，每个节点上传的数据沿着其它节点逐跳地进行传递，在传递过程中，数据可能会被内层的多个节点存储和转发，经过多跳路由之后到达汇聚节点，这必将导致内层部分节点因承受的数据发送量较重，能耗过快而提前“死亡”，最终导致网络中其它节点负荷加重而缩短了整个WSN的生存期。由此可见，设计更加优化的WSN路由建立方法和平衡网络能量消耗以降低WSN结点的能耗和延长网络寿命是本领域技术人员关注的重点。

WSN路由主要分为两个大类，即分簇路由和平面路由：分簇路由是以LEACH算法为代表的一系列WSN分簇路由，通常应用在大规模WSN中，但是楼宇通常是小型WSN，而且该算法簇头选择随机性太大，若簇头相距过近或者簇头处于网络边缘，则部分远离簇头的节点容易能耗过大而提前死亡。而以AODVjr协议等为代表的平面路由协议主要是通过发现一条距离最短、能耗最小的路径来路由数据包，但是单条路径能耗最小并不代表能延长整个WSN的生命期，倘若频繁地使用同一条路径，会使该条路径上的节点过早耗尽电能，从而缩短了整个网络的生命期。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种延长网络生存期、提高网络传输的可靠性和网络能耗均衡的楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述楼宇WSN是由一个汇聚节点和m行n列的N(N＝m×n，其中m、n均为大于2的正整数)个节点组成，楼宇WSN中能量均衡路由建立的方法是：

步骤1、将所述的楼宇WSN配置成一个n列的网络拓扑。

步骤2、汇聚节点收集网络拓扑信息，为每个节点构造一张路由表routing_table；所述路由表routing_table由“上一跳”列、“下一跳”列、“目的”列和“路由次数”列组成，路由表routing_table的“上一跳”列和“下一跳”列包含所有的可连接的逻辑链路。

步骤3、节点i(i为1～N的正整数)的路由负载RL_i的数学模型为：