[发明专利]分段网络中具有生存时间保证的中继节点放置策略方法

说明书

本发明提供了一种分段网络中具有生存时间保证的中继节点放置策略方法，包括步骤：确定最佳的发射功率；确定最佳的一跳传输距离；根据最佳的一跳传输距离确定中继节点放置方案；对传输路径进行调整；对节点的初始能量进行调整。本发明首先计算出最佳的一跳传输距离及与之相对应的最佳的传输功率，使得在整个多跳传输的过程中所消耗的总能量的期望值最小化，可以在满足网络的生存时间要求的前提下，降低所需要的中继节点的数目，从而可以降低网络能耗。

技术领域

本发明涉及的是一种无线传感器网络技术领域的方法，具体是分段网络中具有生存时间保证的中继节点放置策略方法。

背景技术

由于无线传感器网络大部分工作于比较恶劣的环境中，所以我们预先放置的传感器节点可能遇到很多不可预测的损坏；另一方面，因为传感器节点一般是随机放置的，所以可能会出现一些范围内没有传感器节点的状况。上述的两种状况，都会使得网络是分段的，相同网段中的传感器节点是互相连通的，但是不同网段之间的传感器节点之间不能直接通信。这样的话，也就只有sink节点所处的网段中的传感器节点感知到的数据能够传输到sink节点，而其他网段中的传感器节点感知到的数据就不能够传输到sink节点。

为了解决上述的问题，我们就需要放置一些节点把这些不同网段都连接起来。

现有技术中公开了Errol L.Lloyd和Guoliang Xue的文献“Relay NodePlacement in Wireless Sensor Networks”（Computers,IEEE Transactions on,vol.56,no.1,pp.134–138,2007.），它使用了MST（minimum spanning tree）的方法来连接不同的网段，但是这种方法得到的结果是：部分网段中的传感器节点感知到的数据会先依次转发到其他的若干个网段，然后再转发给sink节点，并且这篇文章中也没有考虑网络的生存时间要求，这样的话在使得网络的生存时间得到保证的前提下，就需要在相同的位置多次放置中继节点，并且在每个固定位置每次放置的中继节点的数目都是一个。

现有技术中公开了Fatih Senel,Mohamed F.Younis和Kemal Akkaya的文献“Bio-Inspired Relay Node Placement Heuristics for Repairing Damaged WirelessSensor Networks”（IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY,VOL.60,NO.4,MAY2011），它参考把网络连接为近似蜘蛛网的结构（1-顶点连接和2-顶点连接），并且还提出了分布式和集中式的算法。

现有技术中公开了Sookyoung Lee和Mohamed Younis的文献“Optimized RelayPlacement to Federate Segments in Wireless Sensor Networks”（IEEE JOURNAL ONSELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS,VOL.28,NO.5,JUNE2010）,它把整个区域划分为网格的结构，并且网格的边长为节点最大传输距离的0.707倍，这样的话每个网格中央的节点可以与自己周围的8个网格中的节点进行通信。这样的话就把网络的连接问题转化为了：通过选择最小的网格，使得网络是连接的。最后因为若节点与自己左、右、上、下的四个节点进行通信的话，则这时节点之间的距离就是节点最大传输距离的0.707倍，为了进一步减小所需要的中继节点的数目，文章中又对以前的方法进行了改进。通过延长相邻节点之间距离的方式，来进一步减小中继节点的数目。