The invention provides a clustering routing protocol for wireless sensor networks based on natural energy, each round of clustering process before the start of the first round will reach the energy supply forecast; selection of maximum residual energy or energy supply the most part nodes as cluster heads for forwarding data task more than other nodes at the same time; the control network of the cluster head node accounted for the proportion of the total; after the completion of the cluster head selection, other non ordinary node cluster head to join the cluster, the cluster head node is common after forwarding the data to the base station energy cost, and then select the cluster head with least energy consumption. The invention can efficiently build routing with low storage overhead, greatly improve the network lifetime and meet the demand of communication between wireless sensor nodes. The protocol provided by the invention has the advantages of low cost, high safety, high energy efficiency, balanced energy consumption, high average energy level of network nodes and wide application range.
【技术实现步骤摘要】
一种基于自然能的无线传感器网络分簇路由协议
本专利技术涉及一种无线传感器网络分簇路由协议,尤其涉及一种基于自然能的无线传感器网络分簇路由协议。
技术介绍
无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)由部署在检测区域内的大量无线传感器节点组成。节点协作感知、采集和处理网络区域内的对象信息。节能与能耗均衡一直是无线传感器网络研究的重要课题。自然能采集技术的发展已经允许在节点上安装经济实用的能量收集装置,使得无限期地延长单个节点乃至整体网络寿命成为可能。由于节点的资源限制,WSN的路线寻找与保持是一件具有挑战性的问题。有许多研究针对VANETs提出了不同的路由协定。文献[CharlesE.Perkins,ElizabethM.Royer,“Ad-hocOn-DemandDistanceVectorRouting”,ProceedingsoftheSecondIEEEWorkshoponMobileComputerSystemsandApplications,pp.90-100,1999.]提出的AODV协议使用探测来寻找路径,为反应式路由,使用传统路由表,即一个目的地一個表位,记录着下一个欲传送节点。文献[D.B.JhonsonandD.A.Maltz.“DynamicSourceRoutinginAdHocWirelessNetworks,”inMobileComputing,KluwereAcademicPublishers,pp.153-181,1996]提出的DSR协议的路径演算法会以来源路由当作路由基础,其在传送数据时,来源节点 ...
【技术保护点】
一种基于自然能的无线传感器网络分簇路由协议,其特征在于,步骤如下:步骤1:能量预测每一轮分簇过程开始前,先对本轮将会到达的能量补给做预测;步骤2:簇头选取选取剩余能量最大或者能量补给最多的部分节点作为簇头,承担比其它节点更多的转发数据任务;同时控制网络中簇头占节点总数的比例;步骤3:普通节点入簇簇头选择完成后,其它非簇头的普通节点要加入成簇;普通节点比较经过各个簇头转发数据到基站的耗能代价,然后选择耗能最少的簇头加入。
【技术特征摘要】
1.一种基于自然能的无线传感器网络分簇路由协议,其特征在于,步骤如下:步骤1:能量预测每一轮分簇过程开始前,先对本轮将会到达的能量补给做预测;步骤2:簇头选取选取剩余能量最大或者能量补给最多的部分节点作为簇头,承担比其它节点更多的转发数据任务;同时控制网络中簇头占节点总数的比例;步骤3:普通节点入簇簇头选择完成后,其它非簇头的普通节点要加入成簇;普通节点比较经过各个簇头转发数据到基站的耗能代价,然后选择耗能最少的簇头加入。2.如权利要求1所述的一种基于自然能的无线传感器网络分簇路由协议,其特征在于:所述步骤1中,考虑自然能补给的时空不确定性,自然能预测基于历史数据。3.如权利要求2所述的一种基于自然能的无线传感器网络分簇路由协议,其特征在于:所述步骤1中,自然能为太阳能时,分簇算法中的轮即是能量预测的基本时间单元,d天第r轮的能量预测如下:其中,α∈(0,1)是一个可调参数;Ehar(r-1,d)是d天第(r-1)轮的能量补给值;是d-1天第r个时间段能量补给的指数权重移动均值,d、r为正整数;可以推算,m天前第r轮的收集能量值在预测中贡献的权值为(1-a)m,m为正整数;而(1-α)<1,所以旧数据的贡献按指数减弱。4.如权利要求3所述的一种基于自然能的无线传感器网络分簇路由协议,其特征在于:所述步骤2中,网络中簇头占节点总数的比例预设为P,节点i在r轮的簇头选择阈值T(i)为:
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