專利名稱：一種基于區(qū)域劃分的無線體域網(wǎng)路由方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于區(qū)域劃分的無線體域網(wǎng)分簇路由方法，主要利用區(qū)域劃分的方法提高無線體域網(wǎng)節(jié)點信息傳輸效率，屬于計算機網(wǎng)絡、無線體域網(wǎng)和嵌入式系統(tǒng)的交叉技術領域。
背景技術：
微電子、計算機和無線通信技術的進步，推動了低功耗多功能傳感器的快速發(fā)展，使其在微小體積內(nèi)能夠集成信息采集，數(shù)據(jù)處理，和無線通信等多種功能，無線傳感器網(wǎng)絡是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)，其目的是協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。無線傳感器網(wǎng)絡將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界融合在一起，改變?nèi)祟惻c自然界的交互方式，被列為21世紀改變世界的十大技術之一。無線傳感器網(wǎng)絡是一個多學科交叉的綜合性科學研究領域，能夠?qū)ζ渌植紖^(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境和檢測對象的信息能夠進行實時監(jiān)控、感知和采集，還可以·將這些信息進行處理，通過無線方式發(fā)送通過匯聚節(jié)點，在傳輸給監(jiān)控主機或者需要使用這些信息的用戶。無線傳感器網(wǎng)絡發(fā)展迅速，可廣泛應用于公共安全、生態(tài)環(huán)保、環(huán)境檢測、應急指揮和生物醫(yī)學領域。傳感器技術在生物醫(yī)學領域早有應用，但是并沒有給人們帶來極大的方便。傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)控，使用有線的傳感器，這些傳感器把生理數(shù)據(jù)和其他信息傳遞到醫(yī)療中心，達到監(jiān)控的效果。但是這種醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)限制了被監(jiān)控對象的移動性，對于那些需要長期進行醫(yī)療監(jiān)控和保健的對象而言，也影響了人們的正常生活。無線技術的引入，使得現(xiàn)代醫(yī)療保健領域有了快速發(fā)展。醫(yī)學傳感器被佩戴在人體上或者植入到人體內(nèi)，監(jiān)測得到病人的醫(yī)學數(shù)據(jù)，通過低功耗的射頻技術把這些醫(yī)學數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)匯聚中心，通過匯聚節(jié)點進行數(shù)據(jù)的處理或者傳送到醫(yī)療監(jiān)控中心，這種類型的傳感器網(wǎng)絡就是無線體域網(wǎng)。與通常的傳感器網(wǎng)絡相比，由于人體介質(zhì)的引入和醫(yī)學應用的特殊性，這種網(wǎng)絡在規(guī)模、可靠性、持續(xù)性等方面具有特定的要求，當然節(jié)能問題也是無線體域網(wǎng)首要考慮的問題。在采用分簇結構的無線體域網(wǎng)中，簇頭要承擔數(shù)據(jù)收集、聚合處理和簇間轉(zhuǎn)發(fā)任務，其耗能遠大于簇成員節(jié)點。為了均衡網(wǎng)絡中節(jié)點的能耗，分簇無線體域網(wǎng)一般按輪運行，每輪開始時進行簇頭輪換，節(jié)點以輪流充當簇頭的方式將能量開銷均勻分布到各個節(jié)點，之后進行多次簇內(nèi)通信和簇間路由；簇內(nèi)通信一般基于時分多址接人調(diào)度，簇頭為每個成員節(jié)點分配不同的通信時隙。相鄰簇之間的通信干擾一般通過兩層TDMA調(diào)度或多信道來避免；簇頭間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)一般利用載波檢測多址接人來避免信道爭用。在大部分分簇無線體域網(wǎng)中，簇成員以單跳方式與簇頭通信，因此簇內(nèi)通信一般不存在路由問題，而簇頭間則大都采用多跳方式進行數(shù)據(jù)傳輸，因此簇頭路由協(xié)議不可或缺。而且，在分簇無線體域網(wǎng)的兩層數(shù)據(jù)收集模式下，一次簇頭路由的失敗就會導致一個簇一段時間的傳感數(shù)據(jù)全部丟失，因此簇頭路由在分簇無線傳感網(wǎng)中至關重要。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題:分簇無線體域網(wǎng)的特性使其簇頭路由設計面臨很多問題，當前很多簇頭選擇方式會造成以下結果:所生成的簇在網(wǎng)絡中的分布不夠均勻，增大了網(wǎng)絡整體能量消耗，減少了網(wǎng)絡的生存時間。本發(fā)明的目的是提供一種基于區(qū)域劃分的無線體域網(wǎng)分簇路由方法，在簇頭選擇、簇間數(shù)據(jù)傳輸方式等方面作出了改進，解決上述問題。技術方案:本發(fā)明所述基于區(qū)域劃分的分簇路由方法中，分簇無線體域網(wǎng)是由被佩戴在人體上或者植入到人體內(nèi)、具有唯一標識的傳感器節(jié)點自組織構成的分布式網(wǎng)絡，整個網(wǎng)絡邏輯上被劃分為簇，每一個簇包括簇頭節(jié)點、非簇頭節(jié)點，匯聚節(jié)點可以與所有傳感器節(jié)點進行無線通信、收發(fā)人體信息?；趨^(qū)域劃分的無線體域網(wǎng)路由方法包含以下步驟:
1)無線體域網(wǎng)所有節(jié)點啟動后，每一個傳感器節(jié)點將預先定義的簇頭當選標識變量、下一輪簇頭當選標識變量都置為0，向匯聚節(jié)點傳送自己的標識、當前能量和位置坐標信息；
2)匯聚節(jié)點收到節(jié)點信息后將這些信息儲存起來，根據(jù)預先設定的最優(yōu)簇頭數(shù)目，將整個網(wǎng)絡區(qū)域均勻地劃分為η個子區(qū)域，給出每一個子區(qū)域分配一個標識。3)在完成子區(qū)域劃分之后，匯聚節(jié)點將各個節(jié)點按照其在人體的位置劃分在其所對應的子區(qū)域中，形成相應的分簇，并給節(jié)點發(fā)送子區(qū)域標識。4)匯聚節(jié)點分別在各個區(qū)域中計算各個區(qū)域的質(zhì)心坐標、各個區(qū)域的節(jié)點與質(zhì)心之間的距離。5)匯聚節(jié)點在各個區(qū)域中選擇距離其質(zhì)心最近的、標識最小的節(jié)點作為首輪的簇頭，將該節(jié)點簇頭當選標識變 量置為I ;選擇距離質(zhì)心次近的節(jié)點作為下一輪的簇頭，將該節(jié)點下一輪簇頭當選標識變量都置為I。6)匯聚節(jié)點向網(wǎng)絡中的所有節(jié)點廣播信息，這個信息包含有各個節(jié)點在首輪的歸屬族、是否是族頭節(jié)點息、是否是下一輪族頭節(jié)點息。7)所有節(jié)點收到來自于匯聚節(jié)點的信息后將其儲存起來，依照該信息檢查自己是否被設置為首輪簇頭，如果是簇頭，就為自己簇內(nèi)成員分配時隙，生成時隙分配表，然后將時隙分配表信息發(fā)送給簇內(nèi)成員節(jié)點，接著進入步驟9)。8)網(wǎng)絡收到匯聚節(jié)點廣播發(fā)送的下一輪簇頭選擇消息，當下一輪周期期限到來時，網(wǎng)絡開始下一輪簇頭選擇，具體操作如下:
81)各個節(jié)點首先檢查自己的狀態(tài)，若節(jié)點在本輪任務角色是簇頭，就向無線體域網(wǎng)中廣播自己成為簇頭的消息，等待簇內(nèi)成員節(jié)點的加入；若節(jié)點是非簇頭節(jié)點，就等待各個簇頭發(fā)送廣播信息，收到了簇頭廣播信息后，在所有簇頭集合中選擇距離自己最近、節(jié)點標識最小的簇頭加入相應分簇，向該簇頭發(fā)送加入包含節(jié)點當前剩余能量、節(jié)點標識的請求信息，等待簇頭發(fā)送時隙分配表信息。82)每個簇頭節(jié)點收到節(jié)點發(fā)送的請求加入信息后，記錄各個節(jié)點的信息。然后根據(jù)收到的節(jié)點在人體所在位置及剩余能量信息計算該簇成員節(jié)點的平均能量值，將剩余能量大于或者等于平均能量值的節(jié)點組成一個候選簇頭節(jié)點集合，從該候選簇頭節(jié)點集中挑選距離當前簇頭節(jié)點最近、標識最小的節(jié)點作為下一輪正式簇頭，并將時隙分配信息、下一輪簇頭當選信息發(fā)送給簇內(nèi)成員節(jié)點。
83)每個非簇頭節(jié)點收到簇頭發(fā)來的時隙分配信息和下一輪簇頭當選信息后，將自己的下一輪簇頭當選標識變量設為I或者0，進入步驟9)。9)每個非簇頭節(jié)點依照時隙分配表在自己的時隙內(nèi)持續(xù)收集所監(jiān)測的信息并按需向簇頭發(fā)送感知到的數(shù)據(jù)，不在自己的時隙內(nèi)時關閉通訊模塊。10)每個簇頭節(jié)點收集所有簇內(nèi)節(jié)點的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，另外還接收其它簇頭節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)；
11)每個簇頭節(jié)點將簇內(nèi)融合后的數(shù)據(jù)或其他簇頭轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點，它采用的操作如下:
ill)廣播自己的標識、當前能耗、簇頭身份等信息，接收并記錄相鄰簇頭節(jié)點發(fā)送來的對應信息。112)在自己的鄰居簇頭節(jié)點集合中逐一選擇其它各個簇頭節(jié)點，并且計算經(jīng)過該簇頭節(jié)點向匯聚節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)的通信代價。113)在通信代價小于直接將數(shù)據(jù)傳輸給匯聚節(jié)點時通信代價的節(jié)點中，選擇能量值最大、標識最小的簇頭節(jié)點作為中繼節(jié)點，將此次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)該節(jié)點；如果沒有符合條件的簇頭節(jié)點作為中繼節(jié)點，則直接將數(shù)據(jù)傳輸給匯聚節(jié)點。114)通過在其他簇頭節(jié)點中選擇中繼節(jié)點，采用多跳的數(shù)據(jù)傳送方式將數(shù)據(jù)傳送給匯聚節(jié)點。115)在發(fā)送下一次數(shù)據(jù)，通信交互獲得當前中繼節(jié)點的能量，如果發(fā)現(xiàn)該節(jié)點能量較低而不能夠承擔轉(zhuǎn) 發(fā)任務，則轉(zhuǎn)到步驟113)。12)網(wǎng)絡一輪周期沒有結束，進入步驟9);網(wǎng)絡一輪周期已結束，進入步驟13)。13)匯聚節(jié)點根據(jù)任務完成情況決定是否進行下一輪簇頭選擇，如果任務已完成或節(jié)點能量損耗導致網(wǎng)絡不能正常運行，則廣播網(wǎng)絡運行結束信息，否則廣播下一輪簇頭選擇消息，進入步驟8)。有益效果:本發(fā)明提出的基于區(qū)域劃分的路由方法適用于無線體域網(wǎng)，具有如下的有益效果:
(I)本發(fā)明方法充分利用匯聚節(jié)點能量不受限制的特點，在首輪選簇之前將網(wǎng)絡監(jiān)測區(qū)域劃分成多個簇類區(qū)域，然后根據(jù)節(jié)點在人體所在位置信息和能量信息在每個簇內(nèi)選擇合適的節(jié)點作為下一輪的簇頭，節(jié)點平均能量效率明顯改善。(2)綜合考慮能量和簇間路由代價等因素選擇合適的節(jié)點作為簇頭的下一跳節(jié)點，在簇頭之間以多跳的方式傳輸數(shù)據(jù)到匯聚節(jié)點，網(wǎng)絡生存周期明顯改善。


圖1為分簇無線體域網(wǎng)絡結構示意 圖2為基于區(qū)域劃分的無線體域網(wǎng)路由方法流程示意圖。
具體實施例方式一.體系結構
在具體實施中，本發(fā)明所述的無線體域網(wǎng)中的所有節(jié)點隨機分布在一個正方性區(qū)域內(nèi)，如圖1所示，并且該網(wǎng)絡滿足以下條件:(I)所有節(jié)點按照人體需求分布在無線體域網(wǎng)中，并且都是靜止不動的。(2)網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都知道自己的位置坐標，并且能夠獲知自己當前能量。(3)除了匯聚節(jié)點以外的所有節(jié)點是同質(zhì)同構的，并且初始能量是相等的，除匯聚節(jié)點的能量是不受限制的之外，其它所有節(jié)點能量是有限的。(4)節(jié)點的功率足夠大，可以與網(wǎng)絡中的其它節(jié)點直接進行通信。(5)節(jié)點能夠根據(jù)接收信號強度來測算與發(fā)送節(jié)點之間的距離。(6)節(jié)點功率是可控的，能夠 根據(jù)與接收節(jié)點的距離遠近來調(diào)整發(fā)射功率。(7)節(jié)點持續(xù)的監(jiān)測周圍區(qū)域，并在自己的時間發(fā)送采集數(shù)據(jù)給所屬簇頭。(8)彼此距離很近節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)相關性，所以相鄰節(jié)點的數(shù)據(jù)具有很大的冗余性，冗余數(shù)據(jù)對于觀察者來說是無用的。二.方法流程
下面給出本發(fā)明具體實施的更詳細描述:
1.簇頭選擇
步驟一:無線體域網(wǎng)中的每一個在身體上的節(jié)點向匯聚節(jié)點i傳送自己的信息，這個信息包含有節(jié)點的標識、節(jié)點的能量以及節(jié)點的位置坐標。步驟二:匯聚節(jié)點i收到節(jié)點信息后將這些信息儲存起來，然后根據(jù)預選定的最優(yōu)簇頭數(shù)目，運行區(qū)域劃分算法將整個無線體域網(wǎng)區(qū)域按照各個節(jié)點在人體所在位置劃分η個子域。步驟三:在完成區(qū)域劃分之后，匯聚節(jié)點i將各個節(jié)點按照其在人體的位置劃分在其所對應的區(qū)域中，并標上區(qū)域標識。步驟四:匯聚節(jié)點i分別在各個區(qū)域中計算各個區(qū)域的質(zhì)心坐標，然后分別計算各個區(qū)域的節(jié)點(j，k，l…)與質(zhì)心之間的距離。步驟五:匯聚節(jié)點i在各個人體區(qū)域中選擇距離其質(zhì)心最近的節(jié)點作為首輪的簇頭，同時選擇距離質(zhì)心次近的節(jié)點作為下一輪的簇頭。步驟六:匯聚節(jié)點i向無線體域網(wǎng)中的所有節(jié)點廣播信息，這個信息包含有各個節(jié)點在首輪的歸屬簇、節(jié)點的狀態(tài)(成員節(jié)點或者簇頭節(jié)點)和成為下一輪簇頭的節(jié)點標識。步驟七:節(jié)點j收到來自于匯聚節(jié)點的信息后將其儲存起來，依照該信息檢查自己是否被設置為首輪簇頭，如果是簇頭，就為自己簇內(nèi)成員分配時隙，生成時隙分配表，然后將時隙分配表發(fā)送給簇內(nèi)成員節(jié)點。步驟八:簇頭節(jié)點CH向網(wǎng)絡中廣播自己的信息，依照收到的相鄰簇頭節(jié)點CHl信息建立路由表，接著進入穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸階段。下一輪簇頭選擇
步驟一:各個節(jié)點收到匯聚節(jié)點發(fā)送來的下一輪簇頭選擇期限的廣播信息后，當下一輪周期期限到來時，它們首先檢查自己的狀態(tài)，若是節(jié)點a在本輪任務角色是簇頭，就向無線體域網(wǎng)中廣播自己成為簇頭的消息,等待簇內(nèi)成員節(jié)點的加入。步驟二:如果節(jié)點b是非簇頭節(jié)點，就等待各個簇頭發(fā)送廣播信息，收到了簇頭廣播信息，就在所有簇頭集合中選擇距離自己最近的簇頭作為想加入的簇頭，然后向該簇頭發(fā)送加入請求信息。這個信息包含節(jié)點當前的剩余能量和標識，然后等待簇頭發(fā)送時隙分配信息。步驟三:簇頭a收到節(jié)點發(fā)送的請求加入信息后，記錄各個節(jié)點的信息。然后根據(jù)收到的節(jié)點在人體所在位置及剩余能量信息計算該簇成員節(jié)點的平均能量值，將剩余能量大于或者等于平均能量值的節(jié)點組成一個候選簇頭節(jié)點集合。從該候選簇頭節(jié)點集中挑選距離當前簇頭節(jié)點最近的節(jié)點作為下一輪正式簇頭。在發(fā)送時隙分配表時順帶將該信息發(fā)送給簇內(nèi)成員節(jié)點。步驟四:成員節(jié)點j收到簇頭發(fā)來的時隙分配表和下一輪選簇信息后，將自己的下一輪簇頭標志設為I或者0，然后依照時隙分配表在自己的時隙里按需向簇頭發(fā)送感知的數(shù)據(jù)。路由建立
步驟一:每個簇頭節(jié)點CH(1，2，3..)在匯聚節(jié)點進行數(shù)據(jù)發(fā)送的時候，通過選擇中繼節(jié)點采用多跳的數(shù)據(jù)傳送方式將數(shù)據(jù)傳送給匯聚節(jié)點。步驟二:在具體實施中，在選取中繼節(jié)點時，若節(jié)點的能量較低，就不再充當中繼節(jié)點，通過輪換選擇下一個中繼節(jié)點。步驟三:在具體實施中，假定所述節(jié)點通信使用自由空間模型，節(jié)點之間通信代價與節(jié)點之間的距離的平方成正比關系，節(jié)點b想向匯聚節(jié)點i傳輸數(shù)據(jù)，它首先在自己的鄰居簇頭節(jié)點集合中逐一選擇各個簇頭節(jié)點，并且計算經(jīng)過該節(jié)點向匯聚節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)的通信代價。將經(jīng)過中繼節(jié)點的傳輸路徑代價小于直接傳輸代價的節(jié)點組成候選節(jié)點集。然后在候選節(jié)點集合中依次比較每個節(jié)點的能量值和本節(jié)點能量值的大小，將大于或等于本節(jié)點能量值的節(jié)點作為正式中繼簇頭。如果有多個能量大的簇頭都滿足條件，則選擇能量值最大的作為中繼簇 頭。如果候選簇頭集合為空或者侯選簇頭節(jié)點集合中沒有符合條件的簇頭，則直接將數(shù)據(jù)傳輸給匯聚節(jié)點。數(shù)據(jù)傳輸
在具體實施中，每一輪簇頭確定好后，簇頭根據(jù)簇內(nèi)成員個數(shù)為每一個簇內(nèi)成員分配時隙。然后，簇頭將分配好的時隙表發(fā)送給簇內(nèi)成員，簇頭廣播自己的信息建立簇間路由路徑。在簇建立階段完成后，簇頭和簇頭之間的路徑就建立起來了，簇內(nèi)成員節(jié)點持續(xù)收集周圍環(huán)境信息，然后在分配給給自己的時隙里將采集的數(shù)據(jù)以一跳的方式傳送給該成員節(jié)點所在簇的簇頭。節(jié)點不在自己的傳輸時間里就關閉通訊模塊以減少能量消耗。簇頭在收到所有簇內(nèi)節(jié)點的數(shù)據(jù)后，將收集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，然后將融合后的數(shù)據(jù)傳輸給匯聚節(jié)點。在一輪的時間段內(nèi)，穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸階段要長于簇建立階段。每一次簇內(nèi)收集數(shù)據(jù)為一幀，每輪傳輸階段進行多幀數(shù)據(jù)收集，這樣就會減少簇建立的次數(shù)，將更多能量用于數(shù)據(jù)傳輸上面，提高能量利用率。在具體實施中，數(shù)據(jù)傳輸運行一段時間后，匯聚節(jié)點根據(jù)任務完成情況決定是否進行下一輪簇頭選擇，如果任務已完成或節(jié)點能量損耗導致網(wǎng)絡不能正常運行，則廣播網(wǎng)絡結束信息，否則廣播進行下一輪簇頭選擇的期限。
權利要求
1.一種基于區(qū)域劃分的無線體域網(wǎng)路由方法，其特征在于該方法所包含的步驟為: 1)無線體域網(wǎng)所有節(jié)點啟動后，每一個傳感器節(jié)點將預先定義的簇頭當選標識變量、下一輪簇頭當選標識變量都置為O，向匯聚節(jié)點傳送自己的標識、當前能量和位置坐標信息； 2)匯聚節(jié)點收到節(jié)點信息后將這些信息儲存起來，根據(jù)預先設定的最優(yōu)簇頭數(shù)目，將整個網(wǎng)絡區(qū)域均勻地劃分為η個子區(qū)域，給出每一個子區(qū)域分配一個標識； 3)在完成子區(qū)域劃分之后，匯聚節(jié)點將各個節(jié)點按照其在人體的位置劃分在其所對應的子區(qū)域中，形成相應的分簇，并給節(jié)點發(fā)送子區(qū)域標識； 4)匯聚節(jié)點分別在各個區(qū)域中計算各個區(qū)域的質(zhì)心坐標、各個區(qū)域的節(jié)點與質(zhì)心之間的距離； 5)匯聚節(jié)點在各個區(qū)域中選擇距離其質(zhì)心最近的、標識最小的節(jié)點作為首輪的簇頭，將該節(jié)點簇頭當選標識變量置為I ;選擇距離質(zhì)心次近的節(jié)點作為下一輪的簇頭，將該節(jié)點下一輪簇頭當選標識變量都置為I ; 6)匯聚節(jié)點向網(wǎng)絡中的所有節(jié)點廣播信息，這個信息包含有各個節(jié)點在首輪的歸屬族、是否是族頭節(jié)點息、是否是下一輪族頭節(jié)點息； 7)所有節(jié)點收到來自于匯聚節(jié)點的信息后將其儲存起來，依照該信息檢查自己是否被設置為首輪簇頭，如果是簇頭，就為自己簇內(nèi)成員分配時隙，生成時隙分配表，然后將時隙分配表信息發(fā)送給簇內(nèi)成員節(jié)點，接著進入步驟9)； 8)網(wǎng)絡收到匯聚節(jié)點廣播發(fā)送的下一輪簇頭選擇消息，當下一輪周期期限到來時，網(wǎng)絡開始下一輪簇頭選擇，進入步驟9)； 9)每個非簇頭節(jié)點依照 時隙分配表在自己的時隙內(nèi)持續(xù)收集所監(jiān)測的信息并按需向簇頭發(fā)送感知到的數(shù)據(jù)，不在自己的時隙內(nèi)時關閉通訊模塊； 10)每個簇頭節(jié)點收集所有簇內(nèi)節(jié)點的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，另外還接收其它簇頭節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)； 11)每個簇頭節(jié)點將簇內(nèi)融合后的數(shù)據(jù)或其他簇頭轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點，它采用的操作如下: 111)廣播自己的標識、當前能耗、簇頭身份等信息，接收并記錄相鄰簇頭節(jié)點發(fā)送來的對應信息； 112)在自己的鄰居簇頭節(jié)點集合中逐一選擇其它各個簇頭節(jié)點，并且計算經(jīng)過該簇頭節(jié)點向匯聚節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)的通信代價； 113)在通信代價小于直接將數(shù)據(jù)傳輸給匯聚節(jié)點時通信代價的節(jié)點中，選擇能量值最大、標識最小的簇頭節(jié)點作為中繼節(jié)點，將此次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)該節(jié)點；如果沒有符合條件的簇頭節(jié)點作為中繼節(jié)點，則直接將數(shù)據(jù)傳輸給匯聚節(jié)點； 114)通過在其他簇頭節(jié)點中選擇中繼節(jié)點，采用多跳的數(shù)據(jù)傳送方式將數(shù)據(jù)傳送給匯聚節(jié)點； 115)在發(fā)送下一次數(shù)據(jù)，通信交互獲得當前中繼節(jié)點的能量，如果發(fā)現(xiàn)該節(jié)點能量較低而不能夠承擔轉(zhuǎn)發(fā)任務，則轉(zhuǎn)到步驟113)； 12)網(wǎng)絡一輪周期沒有結束，進入步驟9);網(wǎng)絡一輪周期已結束，進入步驟13)； 13)匯聚節(jié)點根據(jù)任務完成情況決定是否進行下一輪簇頭選擇，如果任務已完成或節(jié)點能量損耗導致網(wǎng)絡不能正常運行，則廣播網(wǎng)絡運行結束信息，否則廣播下一輪簇頭選擇消息，進入步驟8)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于區(qū)域劃分的無線體域網(wǎng)路由方法，其特征在于步驟8)的具體操作如下: 81)各個節(jié)點首先檢查自己的狀態(tài)，若節(jié)點在本輪任務角色是簇頭，就向無線體域網(wǎng)中廣播自己成為簇頭的消息，等待簇內(nèi)成員節(jié)點的加入；若節(jié)點是非簇頭節(jié)點，就等待各個簇頭發(fā)送廣播信息，收到了簇頭廣播信息后，在所有簇頭集合中選擇距離自己最近、節(jié)點標識最小的簇頭加入相應分簇，向該簇頭發(fā)送加入包含節(jié)點當前剩余能量、節(jié)點標識的請求信息，等待簇頭發(fā)送時隙分配表信息； 82)每個簇頭節(jié)點收到節(jié)點發(fā)送 的請求加入信息后，記錄各個節(jié)點的信息； 然后根據(jù)收到的節(jié)點在人體所在位置及剩余能量信息計算該簇成員節(jié)點的平均能量值，將剩余能量大于或者等于平均能量值的節(jié)點組成一個候選簇頭節(jié)點集合，從該候選簇頭節(jié)點集中挑選距離當前簇頭節(jié)點最近、標識最小的節(jié)點作為下一輪正式簇頭，并將時隙分配信息、下一輪簇頭當選信息發(fā)送給簇內(nèi)成員節(jié)點； 83)每個非簇頭節(jié)點收到簇頭發(fā)來的時隙分配信息和下一輪簇頭當選信息后，將自己的下一輪簇頭當選標識變量設為I或者O，進入步驟9)。
全文摘要
本發(fā)明給出一種基于區(qū)域劃分的無線體域網(wǎng)路由方法，該方法適用于不同無線體域網(wǎng)應用場景，利用無線體域網(wǎng)匯聚節(jié)點能量充足的特點，將網(wǎng)絡監(jiān)測區(qū)域劃分成多個子區(qū)域形成分簇，根據(jù)節(jié)點在人體所在位置信息和能量信息在每個簇內(nèi)選擇合適的節(jié)點作為當前論次的簇頭和下一輪的簇頭，同時綜合考慮能量和通信代價等因素選擇合適的節(jié)點作為簇頭的下一跳節(jié)點，在簇頭之間以多跳的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到匯聚節(jié)點。本發(fā)明能夠有效地提高無線體域網(wǎng)節(jié)點信息傳輸效率和網(wǎng)絡生存周期。
文檔編號H04L12/715GK103220216SQ201310139709
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月22日 優(yōu)先權日2013年4月22日
發(fā)明者陳志 , 寶磊, 岳文靜, 黃洵松, 毛博, 曹壹, 遲文東 申請人:南京郵電大學