1.一种可控簇规模的能耗均衡路由方法,其特征在于:所述路由方法包括如下步骤:步骤1:簇首选举,过程如下:
考虑簇首候选节点的剩余能量、簇首候选节点与其簇成员节点之间的链路质量LQI和簇首候选节点的度进行簇首选举,为每个传感器节点建立并储存邻居节点表,如表1所示:ID Ej RSSIij LQIij
表1
其中,ID为邻居节点的唯一表示,Ej为邻居节点的剩余能量,RSSIij为节点与其邻居节点之间的信号强度,LQIij为节点与邻居节点之间的链路质量,根据表1中的相关信息计算每个簇首候选节点的W值,如公式(1)所示,W值综合考虑了簇首候选节点的剩余能量、簇首候选节点与簇成员节点的链路质量以及簇首候选节点度,当簇首候选节点的W值大于其竞争半径内其它传感器节点的W值,则该簇首候选节点出任簇首;
公式(1)中,α、β、χ为常数,根据经验设置,且α+β+χ=1,Ei为簇首候选节点的剩余能量,Ej为簇首候选节点i竞争半径内点j的剩余能量,E0为传感器节点的初始能量,LQIij为簇首候选节点i与其竞争半径内的邻居节点j之间的链路质量,LQImax为一个常数,即链路质量范围内的最大值,Da为传感器网络的平均度,D为簇首候选节点的度;
步骤2:簇规模控制,过程如下:
步骤2.1:簇首的选择是以候选簇首节点为圆心,以竞争半径为半径的范围内判断候选节点是否出任簇首;
利用节点距离Sink节点的最短跳数表示节点与Sink节点的距离,传感器节点的最短跳数可通过传感器网络洪范方法获得;竞争半径采用信号强度,当节点与簇首候选节点之间的信号强度大于cr,cr为竞争半径对应的RSSI值,则认为该节点位于簇首候选节点的竞争半径内;cr如公式(2)所示:公式(2)中,RSSIr表示在节点通讯半径r处的信号强度值,hopmin表示距离Sink节点的最短跳数,h为常数;
步骤2.2:节点i出任簇首后,向周围传感器节点广播信标帧,告知其邻居节点;广播的信标帧中包括簇首的剩余能量Ei和簇首到邻居节点j的信号强度RSSIij同一个邻居节点j可能收到多个簇首发送的信标帧,根据信标帧中的信息计算节点j与其各个邻居簇首的引力F(i,j),最后节点j加入对其引力最大的簇首,引力计算如公式(3)所示:公式(3)中,Ej为普通节点的剩余能量;
步骤3:簇首间路由,过程如下:
步骤3.1:簇首结点功率放大,簇成员节点定时采集数据并通过一跳路由发送至簇首节点,然后簇首节点将数据进行融合并转发给下一跳簇首节点,最后将数据传输至Sink节点;
簇首节点主动放大发射功率,将通讯半径r调整为R=γ×r,γ为常数且大于1;
步骤3.2:簇首间路由设计,簇首间路由采用链路式路由协议,设计簇首下一跳代价选择函数,如公式(4)所示:公式(4)中,ci为需要发送数据包的簇首节点编号,cj为与簇首ci相邻的簇首节点编号,Ecj为簇首cj的剩余能量,Hcj为簇首cj距离Sink节点的最短跳数,Hmax为簇首ci的通讯半径R内的簇首节点距离Sink节点的最短跳数的最大值,D为簇首ci的度,Da为网络平均度;
当簇首节点ci收集了其簇成员节点的数据,然后根据代价选择函数计算与之相邻的簇首节点cj转发其数据包的代价,选择转发代价最小的簇首作为下一跳转发节点。