基于模糊多属性决策的无线传感器路由算法制造技术

本发明专利技术公开了基于模糊多属性决策的无线传感器路由算法，该方法步骤如下：(1)从原(source)节点开始，将当前节点周围可通信节点建立决策方案；(2)确定(1)步决策方案的模糊属性，建立模糊评价矩阵X；(3)根据模糊评价矩阵进行规范化处理，得到规范化模糊决策矩阵H并利用H确定客观权重；根据模糊评价矩阵中的偏好确定主观权重；(4)利用上步的客观权重和主观权重确定组合权重；(5)组合权重与模糊决策矩阵结合计算综合评价值，选取最优点作为下一跳节点，并将其设为当前节点；(6)判断节点是否属于汇聚(sink)节点，属于汇聚(sink)节点，结束算法；不属于汇聚(sink)节点，则返回(1)步重复进行。本申请的技术方案可以获得更加稳定、可靠、科学、客观的模糊多属性无线传感器的路由算法。

Routing algorithm for wireless sensor networks based on fuzzy multiple attribute decision making

The present invention discloses a wireless sensor network routing algorithm based on fuzzy multiple attribute decision making, the method comprises the following steps: (1) from the original (source) node, the current node can be established around the decision scheme of communication node; (2) (1) to determine the fuzzy attribute step decision alternatives, establishing fuzzy evaluation matrix (X; 3) are normalized according to the fuzzy evaluation matrix, normalized fuzzy decision matrix H and objective weights are determined using H; according to the subjective weights of fuzzy evaluation matrix in preference; (4) to determine the combination weights by objective weight and subjective weight step; (5) the combination weights and fuzzy decision matrix with comprehensive evaluation the calculated value, select the most advantage as the next hop node, and set it as the current node; (6) to judge whether the node belongs to the sink node (sink), (sink) belongs to the sink node, the end is not belong to the sink (sink); Node, the return (1) step is repeated. The application of the technical scheme can be more stable, reliable, scientific and objective fuzzy multi attribute wireless sensor routing algorithm.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线传感器网络
，具体是针对现有的无线传感器网络中的无线路由方法提出一种基于模糊多属性决策的无线传感器路由算法。
技术介绍
随着计算机网络技术的日新月异，无线网络技术在最近十几年内得到了飞速发展，蜂窝网络技术和无线路由技术的技术革新给无线网络领域的网络通信速度和网络的稳定性能方面带来不断的突破和惊奇。如目前的4G技术已经在移动手机领域十分普及；同时在WLAN的无线标准方面，很多无线网卡设备商也已将最新的802.11ac标准集成在自己的产品当中了。无线网络技术的革新不但影响着人民日常的生活，同时也在工业生产领域的应用研究目前也得到了广泛的关注。特别是无线传感器网络(WSN，WirelessSensorNetworks)是目前研究最为活跃和最具研究价值的一个领域。WSN就在目标监测区域中放置大量微型传感器(如图线、红外、雷达、温度、压力、浓度、噪声等传感类型)，各微型传感器集成无线通信功能(如WLAN、蓝牙、2G/3G/4G等)，设备间通过无线通信技术形成的一个多节点、自组织的网络系统。通过该网络可以协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。对于传统的数据采集系统，由于其采集面积广、采集点繁多、系统组建、设备安装等问题上存在明显不足，而WSN却能很好的解决传统的传感器系统在实际使用中的问题。WSN的核心是将传感器节点采集到的信息通过传感器节点间的无线网络通道将信息传输到观察者，因而其关键问题是如何让监控区域中的传感器节点建立一条最优或最佳的信息传输路径，因而WSN路由算法的研究至关重要。由于无线传感器网络节点通常被部署在环境恶劣或者人迹罕至的地方，节点由普通固态电池提供能源不能经常更换，所以如何能有效的控制节点的能量消耗是路由算法中最关键问题。由于无线传感器网络应用场景、传输数据和所处环境在实际应用中存在彼此存在差异，所以在无线传感器的网络路由选择上加入很多人为的主观因素。目前WSN的路由选择算法只考虑了能量控制单点问题而忽略了WSN在路由选择上其它因素的影响，尤其是主观因素。所以在WSN无线路由选择方面在有效制节点能量消耗的同时又能将更多的WSN的其它影响路由选择的因素考虑进来是个值得研究的问题。目前对路由算法的研究主要集中在如下几个方面：(1)分层次路由：文献[CallawayEH.Wirelesssensornetworks：ArchitecturesandProtocols[M].BocaRaton：AuerbachPublications，2004]通过分析层次路由算法的能量消耗情况，提出了一种混合路由方案，节点自主地根据剩余能量，与邻居节点的距离，以及当选首领的总时间来竞争聚首，同时同时为了减小节点远距离通信带来的能量开销，节点在数据传输阶段均遵循单跳与多跳路由的选择规则。文献[IntanagonwiwatC，GovindanR，EstrinD.Directeddiffusion：AScalableandRobustCommunicationParadigmforSensorNetworks[C].ProceedingsoftheACMMobiCom’00，Boston，MA，2000：56-57.]为了降低能耗，提出了一个新的层次路由协议MHLAH，结合了LEACH和HEED的优点，它能够合理地分布簇头节点，采用多跳的路由传输协议，延长网络的生存时间。文献[杨淑玲.基于能量的无线传感器网络分簇路由协议的研究[D].东营.中国石油大学硕士学位论文，2009.]针对LEACH协议能耗大的缺点，提出了一种基于能耗均衡的分簇路由算法(IWA)。IAW首先对LEACH协议的簇头选举过程进行了改进，把节点剩余能量作为簇头选举的依据，然后簇的形成根据簇所在层次和距离基站的距离实现，从而达到了能量均衡。文献[周权，肖德琴，李就好.传输受限的大规模无线传感器网络路由算法.计算机工程与应用，2009，45(18)：104-108]针对大规模无线传感器网络在其传输受限的应用环境下，提出一种基于精细化梯度层次场的有效路由算法(FGLRA)。该算法通过邻居节点集中低层次节点数来刻画节点在层次内的边界位置，实现精细化梯度层次场要求。(2)QoS路由：文献[李荣钧.模糊多准则决策理论与应用[M].北京：科学出版社，2002.]，提出一种基于LEACH的优化通信质量的无线传感器网络路由协议节点密度控制算法(DC-LEACH)。本协议的基本思想是通过选取具有良好通信位置的节点作为LEACH算法的簇首，减少网络中节点分布不均匀的情况对能量损耗和通信质量所造成的影响。文献[吴成东，陈飞，纪鹏，张云洲.优化QoS的基于LEACH的无线传感器网络路由协议[J].东北大学学报(自然科学版)，2009，30(8)：76-80.]通过分析多媒体传感器网络需要支持的6种主要流量类型的不同QoS需求，并抽象出多媒体传感器网络模型，定义基于流量类型的QoS选路方法，提出基于流量类型的多媒体传感器网络QoS分层蚂蚁选路算法，为网络中的各类流量选择满足各自主QoS需求的路由，合理利用网络资源，提高网络性能。文献[戴世瑾，李乐民.高能量有效性的无线传感器网络数据收集和路由协议[J].电子学报，2010，10(10)：2336-2341.]通过对中高速传感器网络的QoS路由算法问题进行建模和分析，提出一种改进的基于蚁群优化算法的QoS路由算法，以满足网络中多种混合服务对QoS质量的不同要求。利用反向抑制机制优先保证高优先级别服务的QoS要求。(3)基于地理位置的路由，文献[王建新，赵湘宁，刘辉宇.一种基于两跳邻居信息的贪婪地理路由算法[J].电子学报，2014，36(10)：1903-1909.]设计并实现了一种基于链路质量的地理位置路由度量方法(SRAB)。算法根据节点的地理位置信息，计算邻居节点将数据包向目的节点推进的程度。采用blacklist机制将链路质量小于规定阈值的邻居节点过滤，将单位代价下向目的节点推进程度最大的邻居节点选为下一跳节点。文献[唐伟，郭伟.多基站数据聚合无线传感器网络中的最大生命期地理位置路由[J].通信学报，2010，31(10)：221-228.]根LEACH协议，提出了一种新型的簇首选择机制，算法通过加权思想综合考虑了节点的剩余能量和地理位置参数来优化簇首的选择。权衡考虑能量负载平衡和网络生存时间之间的关系，以得到较为理想的加权因子。文献[AnnaHac.WirelessSensorNetworkDesign[M].Singapore：JohnWileyandSons，2003]针对路由空洞现象，提出了一种基于掌握两跳邻居节点位置信息的贪婪地理路由算法(Greedy-2)。该算法能够使节点提前意识到路由空洞的存在，从而使数据包及时绕开空洞边界节点，减少路由空洞发生的概率，提高分组到达率。文献[EdgarH.CallawayWirelessSensorNetworks：AlehitecturesandProtoeols[M].CRCPress.2004：21-35]将地理位置路由应用于多基站数据聚合无线传感器网络中以最大化网络生命期。为减少传输开销并避免路本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于模糊多属性决策的无线传感器网络路由算法，其特征在于，该方法步骤如下：(1)从原(source)节点开始，将当前节点周围可通信节点建立决策方案；(2)确定(1)步决策方案的模糊属性，建立模糊评价矩阵X；(3)根据模糊评价矩阵进行规范化处理，得到规范化模糊决策矩阵H并利用H确定客观权重；根据模糊评价矩阵中的偏好确定主观权重；(4)利用上步的客观权重和主观权重确定组合权重；(5)组合权重与模糊决策矩阵结合计算综合评价值，选取最优点作为下一跳节点，并将其设为当前节点；(6)判断节点是否属于汇聚(sink)节点，属于汇聚(sink)节点，结束算法；不属于汇聚(sink)节点，则返回(1)步重复进行。

【技术特征摘要】
1.基于模糊多属性决策的无线传感器网络路由算法，其特征在于，该方法步骤如下：(1)从原(source)节点开始，将当前节点周围可通信节点建立决策方案；(2)确定(1)步决策方案的模糊属性，建立模糊评价矩阵X；(3)根据模糊评价矩阵进行规范化处理，得到规范化模糊决策矩阵H并利用H确定客观权重；根据模糊评价矩阵中的偏好确定主观权重；(4)利用上步的客观权重和主观权重确定组合权重；(5)组合权重与模糊决策矩阵结合计算综合评价值，选取最优点作为下一跳节点，并将其设为当前节点；(6)判断节点是否属于汇聚(sink)节点，属于汇聚(sink)节点，结束算法；不属于汇聚(sink)节点，则返回(1)步重复进行。2.根据权利要求1所述的基于模糊多属性决策的无线传感器网络路由算法，其特征在于，步骤(1)中决策方案是将当前节点周围一系列可通信节点作为下一跳节点的备选，每一个备选节点都是一个备选方案，所有备选方案形成决策方案。3.根据权利要求1所述的基于模糊多属性决策的无线传感器网络路由算法，其特征在于，步骤(2)中决策方案的模糊属性包括：单个节点的能量，即在路由选择时，单个节点的能量为下一跳节点的能量剩余ei；总能量，其为下一跳节点周围能量的总和平均能量，其反映节点所在区域能量的平均分布状况上述ei为第i个邻居节点的能量，n为邻居节点的个数；路径可靠性，将一个链路上成功传送分组需要的传输次数；节点链路质量，其为每个路由节点将自己从开始发送到发送成功的发送次数记录下来，并对传输的数据进行分类统计再求算术平均值；方向，通常用cosθ表示，含义为下一跳方向与目的方向偏差值，c表示当前节点到下一跳节点的向量，s表示当前节点到Sink节点的向量。4.根据权利要求1所述的基于模糊多属性决策的无线传感器网络路由算法，其特征在于，模糊评价矩阵这里u1、u2、…um是m个备选方案，每个方案都有有n个属性x1、x2…xn，设xij表示第i个方案ui相对于第j个属性的评价值。5.根据权利要求1或4所述的基于模糊多属性决策的无线传感器网络路由算法，其特征在于，规范化模糊...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙路，
申请(专利权)人：宁波深路信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33