[发明专利]异构融合用电信息采集网络中的节点链路调度方法

权利要求书

1.一种异构融合用电信息采集网络中的节点链路调度方法，其特征在于，该方法为：根据网络区域中节点的能量消耗确定网络区域的最佳分簇数目，在所述网络区域中选取若干个簇首节点，当簇首节点的数目小于等于最佳分簇数目时，根据最小距离准则将所述网络区域中的从节点加入到匹配的分簇中；根据能量消耗均衡准则确定每个分簇中从节点的通信模式，最后所述从节点根据通信模式进行数据传输；

所述根据网络区域中节点的能量消耗确定网络区域的最佳分簇数目，具体通过以下步骤实现：

步骤1.1，分析簇中从节点的能量消耗，在网络生命周期T内，一个分簇中的从节点的所有能量消耗为：

步骤1.2，分析网络中整个簇的能量消耗为：

E_total＝E_NON-CH+E_CH，

得到：

其中P为单跳通信的概率，中心区域的节点与簇首的通信距离为R，若一个簇内最多可以进行n跳通信，则将簇分成n个等间隔的同心环；

步骤1.3，E_total是关于m的非单调函数，令：

步骤1.4，解出m的值，得到最佳分簇数目

所述步骤1.2中，每个节点在进行数据传输时的能量消耗的计算步骤如下：

步骤1.2.1，设E₀表示普通节点的初始能量，E_h表示高能节点的初始能量，h为高能节点所占比例，则在总的N个节点中有hN个高能节点,(1-h)*N个普通节点；

步骤1.2.2，采用普遍应用的无线能量模型，发送节点和接收节点之间的距离d小于d₀时，采用自由空间模型，发射功率呈d²减；否则采用多路径衰减模型，发射功率呈d⁴衰减，在发送和接收1比特消息经过距离为d的过程中能量消耗定义如下式所示，

E_Rx(d)＝E_elec，

其中，E_elec为处理一个数据包的能耗，E_Tx为发送电路的耗损能量，E_Rx为接收电路的耗损能量，ε_fsε_amp分别为两种信道模型下功放系数，临界距离E_amp(d)为1比特消息经过距离为d的过程中能量消耗；

步骤1.2.3，节点转发一个包的能量消耗为：

E_Tr(d)＝E_Tx(d)+E_Rx(d)；

步骤1.2.4，簇首节点既要组织成簇，收集簇内信息，又要融合数据并把数据转发给基站，因此，簇头节点的能量消耗要比普通节点多，簇首节点的能量消耗为：

E_CH(d)＝E_Tx(d)+E_Rx(d)+E_BF，

其中E_BF为处理1比特信息所需要的能量。

2.根据权利要求1所述的异构融合用电信息采集网络中的节点链路调度方法，其特征在于，该方法还包括：当簇首节点的数目大于最佳分簇数目时，将距离最近的两个簇首节点中能量大的一个选为簇首节点，另外一个成为从节点，直至簇首节点的数目等于最佳分簇数目。

3.根据权利要求1所述的异构融合用电信息采集网络中的节点链路调度方法，其特征在于，所述从节点根据通信模式进行数据传输之后，该方法还包括：本轮数据传输完毕后，更新从节点的剩余能量，若网络区域中还有存活节点，进行下一轮的网络构建；否则，所述网络区域的生命周期结束。

4.根据权利要求1所述的异构融合用电信息采集网络中节点链路调度方法，其特征在于：所述网络区域分成m个分簇，每个分簇中有且仅有一个簇首节点，其余为从节点，所述簇首节点收集该分簇内信息，融合数据并把数据直接发送给Sink节点，所述从节点与簇首节点通信采用单跳模式或者多跳模式。

5.根据权利要求1所述的异构融合用电信息采集网络中节点链路调度方法，其特征在于，所述根据能量消耗均衡准则确定每个分簇中从节点的通信模式，具体通过以下步骤实现：

步骤3.1，计算选择单跳通信的概率；

步骤3.2，每个分簇产生一个0～1之间的随机数；

步骤3.3，利用公式计算一个门限值其中P为单跳通信的概率，r是目前进行的轮数，若随机数小于该门限值，该簇中的从节点采用单跳通信方式，否则采用多跳通信方式。