申请/专利权人：河南科技大学

申请日：2020-04-28

公开（公告）日：2024-01-30

公开（公告）号：CN111526558B

主分类号：H04W40/10

分类号：H04W40/10;H04W40/24;H04W40/32;H04W40/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.30#授权;2020.09.04#实质审查的生效;2020.08.11#公开

摘要：一种在WBAN中基于非均匀分簇的高效路由方法，涉及通信技术领域，将WBAN中的网络节点划分成了一些非均匀分布的簇群,在选择簇头时，评估候选簇头节点的剩余能量和与sink的距离参数，选择剩余能量较多、与sink较近的节点成为簇头，然后根据簇头的剩余能量、邻居数量和与sink的距离来计算簇头的通信半径，网络中的其他节点则选择剩余能量较多、簇内成员较少以及距离较近的簇头并加入该簇群，实现合理的非均匀分簇，簇内采用直接传输的方式，簇间则采用多跳的方式，其中下一跳则通过多参数的代价函数来选择。本发明有益效果：解决了网络中能耗不匀均，网络中心的节点和边缘节点的能耗差距较大的问题，延长网络寿命。

主权项：1.一种在WBAN中基于非均匀分簇的高效路由方法，其特征在于：网络由N个功能不同的传感器节点和1个sink节点组成，非均匀的分布在2m×2m的场地中，所述路由方法包括以下四个阶段：一、网络初始化：在网络初始化阶段，sink节点向全网广播hello消息唤醒所有节点，网络中的节点接收到该消息后立即更新sink节点的位置，并根据接收信号强度计算出与sink节点的距离并保存，节点在传输数据时根据与sink的距离大小选择合适的路由方法，节点向网络中回复一个确认消息，该消息包括节点的ID、位置、剩余能量信息，初始化阶段结束后，网络中所有节点都知道邻居节点的信息以及sink节点的位置；二、簇头的选择：选择簇头时，评估候选簇头节点的相对剩余能量Eresi和候选簇头节点与sink节点的距离di两个参数，综合两个参数进行簇头的选择，具体为：定义簇头选择函数Si，选择函数值最大的节点作为簇头，被选择成为簇头的节点具有剩余能量多和距离sink节点近的特点，簇头产生之后会形成一个簇头集合S-CH，网络中其他节点会自动转为普通节点；设置一个能量阈值，当节点的剩余能量大于该阈值时，连续担任簇头节点，直到该节点的剩余能量低于该阈值时，就退出簇头的竞争；三、节点入簇：簇头节点选择成功后，会在自己的竞争半径Ri内向周围的网络中广播消息，宣布其当选为簇头的Head-ACK消息，在该竞争半径通信范围内的其他节点接收到该消息后会储存这些信息并形成一个簇头信息表，然后等待加入合适的簇群；所述节点的入簇条件除就近原则外，还有：1、若节点当前保存的簇头信息表中只有一个簇头时，则直接向该簇头发送入簇的请求，由簇头同意后加入该簇群；2、若当前节点保存的簇头信息表中有两个或多个簇头信息时，除考虑就近原则之外，还要考虑簇头节点的剩余能量、当前簇内成员的数量参数，选择剩余能量多、簇内节点总数少的簇群加入，其选择函数S·Fi的计算方法为： 选择S·Fi值最大的节点入簇；四、数据传输：经过以上三个阶段后，网络被分成了非均匀分布的簇群，然后开始数据的传输，具体的数据传输分为两步：簇内数据传输和簇间数据传输；簇内数据传输采用一跳路由的方式，簇内成员将采集到的信息直接发送至簇头节点，减少多跳带来的传输延迟和可能的数据丢失；簇间数据传输将采用多跳的方式，其中下一跳节点在簇头集合S-CH中产生，减少距离sink节点远的簇头直接传输产生的巨大能耗；选择下一跳节点时构造一个多参数的代价函数，计算簇头集合中节点的函数值，选择函数值最小的簇头成为最佳下一跳节点，该代价函数由以下公式表示： 其中Temi、di、CHi和Eresi分别表示候选下一跳节点的当前温度、与sink的距离，簇的大小和剩余能量参数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 河南科技大学 一种在WBAN中基于非均匀分簇的高效路由方法

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