【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线自组网通信领域，特别是一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法。
技术介绍
1、无线自组网是一种不依赖于固定基础设施的动态网络，节点可以随时加入或离开网络，网络拓扑结构具有高度动态性和自组织能力。在这种网络中，节点不仅充当数据终端，还兼任路由器的角色，负责转发数据包。因此，无线自组网在军事通信、灾害救援、环境监测等场景中具有重要应用。然而，由于无线自组网中的节点通常是由电池供电，能量资源有限，如何有效地管理和使用节点的能量，成为无线自组网研究的关键问题之一。传统的aodv(ad hoc on-demand distance vector)路由协议作为一种按需路由协议，能够在需要时动态建立路由，减少了不必要的控制消息开销。然而，aodv协议并未考虑节点的能量状态，容易导致某些节点因过度使用而迅速耗尽能量，进而影响整个网络的寿命和稳定性。现有方法虽然在一定程度上优化了能量使用，但由于未结合节点的拓扑信息和通信负载分布，仍存在一定的局限性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，将加权聚类算法与aodv协议相结合，可以充分利用节点的剩余能量和网络拓扑信息，通过优化路由选择，降低节点的能量消耗，从而延长无线自组网的整体寿命。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，将加权聚类算法与aodv协议相结合，利用节点剩余能
4、步骤1、网络内，所有节点启动后进入初始化阶段，各节点定期监测并更新其剩余能量和度数，初步构建网络拓扑结构；
5、步骤2、根据加权聚类算法，结合能量和度数选簇头、构建簇结构；
6、步骤3、簇内节点将数据包发送至簇头；簇头计算最小能耗的簇间路由，并通过aodv协议进行转发。
7、所述初始化阶段包括：
8、1.1)初始化阶段，每个节点监测自身的能量值和度数；
9、1.2)节点周期性地广播自身的能量信息和度数信息至邻近节点，生成局部能量状态表；
10、1.3)根据节点广播的能量信息和度数信息，初步构建网络拓扑结构。
11、所述构建簇结构包括：
12、2.1)每个节点根据接收到的能量信息和度数信息，计算自身和邻近节点的权重；
13、2.2)节点根据计算得出的权重值，确定簇头候选节点；
14、2.3)簇头候选节点通过竞争机制选举簇头；
15、2.4)簇头节点向周围节点发送簇头信息，周围节点根据簇头信息加入相应的簇，形成初步的簇结构。
16、权重计算公式如下：
17、权重＝α×剩余能量+β×节点度数；
18、其中，α+β＝1，α和β是权重系数，根据网络实际情况调整。
19、当簇头节点的能量下降到一定阈值时，簇内重新选举新的簇头。
20、所述簇头之间的路由选择具体流程如下：
21、3.1)生成初始种群，种群中的每个个体代表一个可能的路由路径；
22、3.2)计算种群中个体的适应度，用于评价种群中个体的路由路径的能量消耗和链路质量；
23、3.3)进行种群更新；
24、3.4)判定是否达到迭代次数或适应度阈值，如果满足终止条件，则结束计算；
25、3.5)输出最优路由路径。
26、所述竞争机制为候选节点发送簇头竞选信息，邻近节点根据竞选信息确认最终簇头。
27、所述该方法应用于工业无线网络。
28、与现有技术相比，本专利技术的有益效果和优点如下：
29、1.本专利技术通过将网络中的节点划分为多个簇，每个簇由一个簇头节点负责管理和通信，从而减少节点间的直接通信量。
30、2.簇头节点可以通过轮换机制选取能量较为充足的节点担任，避免单一节点因频繁通信而迅速耗尽能量。
31、3.在此基础上，将加权聚类算法与aodv协议相结合，可以充分利用节点的剩余能量和网络拓扑信息，进一步优化路由选择，降低整体能量消耗。
32、4.该方法简单易行，适用于各种无线自组网环境，具有广泛的应用前景。
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1.一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，其特征在于，将加权聚类算法与AODV协议相结合，利用节点剩余能量和网络拓扑信息优化路由选择，降低节点能耗，延长无线自组网寿命；方法步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，其特征在于，所述初始化阶段包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，其特征在于，所述构建簇结构包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，其特征在于，权重计算公式如下：
5.根据权利要求3所述的一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，其特征在于，当簇头节点的能量下降到一定阈值时，簇内重新选举新的簇头。
6.根据权利要求1所述的一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，其特征在于，所述簇头之间的路由选择具体流程如下：
7.根据权利要求1所述的一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，其特征在于，所述竞争机制为候选节点
8.根据权利要求1所述的一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，其特征在于，该方法应用于工业无线网络。
...【技术特征摘要】
1.一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，其特征在于，将加权聚类算法与aodv协议相结合，利用节点剩余能量和网络拓扑信息优化路由选择，降低节点能耗，延长无线自组网寿命；方法步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，其特征在于，所述初始化阶段包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，其特征在于，所述构建簇结构包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于能量加权聚类算法的无线自组网路由协议设计方法，其特征在于，权重计算公式如下：
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：周柯，王晓明，崔世界，金庆忍，邵帅，林翔宇，蒙宣任，黎新，王忠锋，李力刚，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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