快速包含排除的无线传感器网络分簇路由方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了快速包含排除的无线传感器网络分簇路由方法及系统，提供一种快速包含排除的无线传感器网络分簇路由方法及系统，通过实时监测簇区内是否发生节点的新增事件或删除事件，进而重新进行簇头选举，并通过计算选举得到的簇头节点到汇聚节点的路由链路的可靠性进而判断是否簇头选举成功，使得最终得到的簇头节点在区域内是可靠性最佳的，能够快速动态的移除节点或者添加新的节点到传感器网络中，保持了LEACH算法或HEED算法等层次型拓扑分簇算法的网络的高寿命，电池耗损基本与HEED算法相同，网络通信的可靠性也得到了保障，网络传输丢包率低于普通的HEED算法。

【技术实现步骤摘要】
快速包含排除的无线传感器网络分簇路由方法及系统
本专利技术涉及无线传感器网络领域，特别是涉及快速包含排除的无线传感器网络分簇路由方法及系统。
技术介绍
无线传感器网络密集部署在环境条件不好的地方，电池充电或更换几乎是不可能的并且传输信息也会消耗大量的能量，因此延长网络寿命，尽量减少能耗就是非常有必要的。分簇结构的无线传感器网络系统一般是由多个无线传感器网络节点构成，在初始化阶段或在运行过程中将各个无线传感器网络节点按照地理位置、通信代价等因素划分为多个簇区，例如LEACH(低功耗自适应分簇)、HEED混合的能量高效的分布式分簇)、GAF(基于虚拟单元格分簇)、ACE(簇建立算法)、DWEHC(分布式基于权重的能量高效的分级分簇算法)等层次型拓扑分簇算法，在满足网络覆盖度和连通性的前提下，通过划分簇区并在簇区在选举通信簇头节点，删除节点之间不必要的无线通信链路，生成一个高效节能的数据转发的网络拓扑通信结构。而很多时候，会随机的补充新的节点到簇区中，或者随机的从簇区中删除或移除节点，导致了无线传感器网络不稳定的结构，因此需要解决在无线传感器网中依据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.快速包含排除的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：/n步骤1，通过分簇算法将传感器网络分为多个簇区；/n步骤2，监测各个簇区内是否发生节点的新增事件或删除事件，如果发生则发生变更的簇区作为变更簇区转到步骤3；/n步骤3，在变更簇区的各个节点中重新选举出簇头节点作为选定的簇头节点；/n步骤4，通过TORA路由协议的路由高度机制生成变更簇区中的选定的簇头节点到汇聚节点的路由链路；/n步骤5，计算选定的簇头节点和相邻的簇头节点到汇聚节点的路由链路的网络可靠性；/n步骤6，如果网络可靠性小于相邻簇区网络可靠性的平均值，则放弃选定的簇头节点并转到步骤3，否则转到步骤7；/n...

【技术特征摘要】
1.快速包含排除的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1，通过分簇算法将传感器网络分为多个簇区；
步骤2，监测各个簇区内是否发生节点的新增事件或删除事件，如果发生则发生变更的簇区作为变更簇区转到步骤3；
步骤3，在变更簇区的各个节点中重新选举出簇头节点作为选定的簇头节点；
步骤4，通过TORA路由协议的路由高度机制生成变更簇区中的选定的簇头节点到汇聚节点的路由链路；
步骤5，计算选定的簇头节点和相邻的簇头节点到汇聚节点的路由链路的网络可靠性；
步骤6，如果网络可靠性小于相邻簇区网络可靠性的平均值，则放弃选定的簇头节点并转到步骤3，否则转到步骤7；
步骤7，如果网络可靠性大于或等于相邻簇区网络可靠性的平均值，则将选定的簇头节点到汇聚节点的路由链路重设路由表。


2.根据权利要求1所述的快速包含排除的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于，在步骤1中，通过分簇算法将传感器网络分为多个簇区的方法为：将无线传感器网络以LEACH算法或HEED算法等层次型拓扑分簇算法进行分簇，将无线传感器网络划分为一个或多个分簇的簇区，每个簇区包括至少一个簇头节点、至少一个汇聚节点和至少一个无线传感器网络节点，无线传感器网络节点采集的数据通过各个簇头节点形成的通信链路传输到汇聚节点中，所述传感器网络包括多个无线传感器网络节点，以下简称节点，节点随机的分布在监测区域中，多个簇区可以分层次，在簇区中选举出簇头节点进行通信传输可以降低各个节点耗电速度。


3.根据权利要求2所述的快速包含排除的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于，在步骤2中，监测各个簇区内是否发生节点的新增事件或删除事件的方法为：实时的监测各个分簇的簇区内是否有新加入节点的新增事件；监测节点电量耗尽、人工移除或损坏导致的删除事件，可以实时的对节点进行监测。


4.根据权利要求3所述的快速包含排除的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于，在步骤3中，在变更簇区的各个节点中重新选举出簇头节点作为选定的簇头节点的方法为：选举变更簇区内的簇头节点的方法基于LEACH算法的方法或者直接用LEACH算法，由于LEACH算法中簇头节点的选择由分簇的簇区的网络覆盖范围的大小以及所有节点已经成为过簇头节点的次数决定，随机产生一个(0,1)范围内的随机数Radom，根据公式设定门限值T(n),若随机数Radom小于设定的门限值T(n),则选取节点的剩余能量Ei最多的P个节点作为簇头节点，即选定的簇头节点，其中，P为期望的簇头节点个数，r为当前节点回合数量，保持了LEACH算法或HEED算法等层次型拓扑分簇算法的网络的高寿命，电池耗损基本与HEED算法相同。


5.根据权利要求4所述的快速包含排除的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于，在步骤4中，通过TORA路由协议的路由高度机制生成变更簇区中的选定的簇头节点到汇聚节点的路由链路的方法以下子步骤，
步骤4.1，传感器网络中每个簇区的簇头节点读取设定高度值；
步骤4.2，每一个收到UDP分组的簇头节点都将簇头节点本身的高度值与收到UDP分组的选定的簇头节点的高度值进行对比，如果收到UDP分组的选定的簇头节点的高度值大于簇头节点本身的高度值，则将收到的UDP分组中的高度值更新为簇头节点本身的高度值，然后再向原来给簇头节点本身发送QRY分组的发送的簇头节点返回发送修改后的UDP分组，一直循环直到汇聚节点收到了UDP分组为止；其中，QRY分组为作为目标的簇头节点向作为源的簇头节点的查询请求分组，作为源的簇头节点接收到QRY分组向作为目标的簇头节点发送UDP分组，UDP分组包括高度值、簇头节点分区、簇头节点编号等数据；
步骤4.3，路由链路的建立过程完成。


6.根据权利要求5所述的快速包含排除的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于，在步骤5中，计算选定的簇头节点和相邻的簇头节点到汇聚节点的路由链路的网络可靠性的方法包括以下子步骤：令...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝志峰，叶维彰，何敏藩，王金扬，刘翔宇，王晶，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44