[发明专利]一种基于容错的多源异构无线传感网拓扑控制方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种无线传感网的控制方法，具体涉及一种基于容错的多源异构无线传感网拓扑控制方法，属于无线传感网技术领域。

【背景技术】

多源异构无线传感器网络(Multi-source Heterogeneous Wireless Sensor Networks,MHWSNs)是由大量部署在监测区域内、能量受限的各种传感器节点组成的自组织网络。传感器节点的部署环境具有不可预测性，并且由于人类的介入、节点的硬件损坏、链路的不稳定以及能量耗尽和自然灾害等原因而导致MHWSNs发生故障。一旦发生故障的传感器节点处于枢纽位置或邻居节点同时发生故障，则会导致网络分割甚至引起整个网络的瘫痪。因此，MHWSNs的容错性是值得深度研究的一个重要问题。

现有的方法中往往只是在拓扑构建或者是维护过程中考虑到能量的问题，而忽略了在实际网络中应该贯穿始终地全程考虑网络能耗。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的基于容错的多源异构无线传感网拓扑控制方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

【发明内容】

为解决上述技术问题，本发明的目的在于一种基于容错的多源异构无线传感网拓扑控制方法，其针对在复杂的多源异构网络环境下节点能耗不均匀的情况，分别从拓扑构建和维护两个阶段进行网络中能耗的均衡。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于容错的多源异构无线传感网拓扑控制方法，其包括如下步骤：

1)首先，把监测区域分成两部分：中间是一个正方形，周围是一个回型区域包围；在中间正方形区域内选择α·H个簇头，剩下的(H-α·H)个簇头随机分布在回型内，其中α和H分别为中间小正方形区域簇头占优比和网络中总的簇头数；

先在中间正方形中随机选择一个节点作为簇头，再在与当前选定簇头的距离为d_cj的环形区域上且在该区域中的节点中选择一至两个节点作为中继节点：

mnd0≤dcj≤d0---(1)]]>

其中：n表示即将被选为簇头的节点在其当前的通信半径下有n个传感器节点，m表示有m个节点的能量大于这n个节点的平均能量，d₀为簇头半径；

按照选择簇头，再选择中继节点，然后再选择簇头的迭代过程持续进行，直至簇头总数满足α·H个；再在外面包围的区域选择剩下的(H-α·H)个簇头。

2)继簇头数目和位置确定完毕后，当选的簇头就会向全网广播含有自己ID、当选状态、剩余能量和当前节点度的消息包，等待网络中的非簇头节点加入；

3)簇调整过程：网络中的各个节点加入簇以后，使得每个簇的大小在与之间，允许至多有一个簇的大小小于；

4)拓扑维护：考虑到均衡单个节点与整个网络能量的消耗，均衡网络负载，组网一段时间后当某个簇头节点k∈C(C是簇头集合)的能量值少于能量阈值是能量阈值比例且随着网络的运行时间的增加而减小，E₀是节点的单位初始能量值)，要对簇头节点按照公式(2)至(13)进行轮换：