[发明专利]一种无线传感器网络中节点的接入基站选取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络中节点的接入基站选取方法，该方法适用于无线传感器网络，特别是适用于从环境中捕获能量的无线传感器网络。

背景技术

在无线传感器网络中，有二类主要设备：传感器节点和基站。传感器节点主要用于环境数据的采集，并将采集到数据发送给基站。

具有从环境中捕获能量功能的传感器节点突破了传统传感器节点有限生存时间的能量约束瓶颈，具有广泛的应用前景。从环境中捕获能量的无线传感器网络，节点通过一跳通信的方式将数据传递给某个基站是一种非常合适的数据传递方式。

由于采用无线通信，根据香农定理可知，节点和基站距离越远，节点单位能耗所能发送的数据量越少。因此，为了达到节点的最大吞吐量，各个节点都应该接入与其距离最近的基站上。但是，基站的处理速率是受限的，如果一个基站有太多的接入节点即过大的负载，将导致一些接入节点上的数据不能被基站及时收集而发生缓存溢出、高时延等问题。由此可知，每个节点都接入到与其距离最近的基站上可能会导致一些基站负载量过大的问题。

发明内容

为了克服现有无线传感器网络节点的接入基站方式的负载均衡性较差、吞吐量较低的不足，本发明提供一种负载均衡性较好、吞吐量较高的无线传感器网络中节点的接入基站选取方法。

为了解决上述技术问题本发明提供如下技术方案：

一种无线传感器网络中节点的接入基站选取方法，包括以下步骤：

步骤一：针对任意的i∈{1,2,…,I}和任意的j∈{1,2,…,J}，计算传感器节点S_i到基站B_j之间的距离d_i,j，其中I表示传感器节点的个数，J表示从传感器节点处收集感知数据的基站的个数；

步骤二：对每个传感器节点S_i，将它与J个基站的距离值d_i，1,d_i，2,...,d_i，J进行从小到大排序，得到节点S_i的距离序列，用表示节点S_i的距离序列中排在第n位的距离值，用表示与节点S_i距离为的那个基站；

步骤三：对每个传感器节点S_i，计算它的距离序列中相邻两个距离值和的差值其中n＝1,2,…,J-1；

步骤四：设置n_i←1,i∈{1,2,…,I}，并对每个传感器节点S_i选取距离它最近的基站作为它的初始接入基站，即选取基站为节点S_i的初始接入基站；

步骤五：如果每个基站的接入节点个数都小于等于E，其中E为每个基站可服务的最大节点个数，则跳到步骤十，否则跳到步骤六；

步骤六：设置j＝1；

步骤七：若接入基站B_j当前的接入节点个数小于等于E，则跳到步骤九，否则跳到步骤八；

步骤八：检查每个当前接入到基站B_j的节点S_k的值，然后挑出该值最小的节点S_l并设置n_l←n_l+1，并将节点S_l的接入基站修改为基站跳到步骤七；

步骤九：设置j←j+1,如果j≤J则跳到步骤七，否则跳到步骤五；

步骤十：结束。

因此，本发明考虑节点与基站是单跳通信的无线传感器网络，尤其是从环境中捕获能量的无线传感器网络，设计一种传感器节点接入距离之和最小化的基站选择方法，在达到基站负载均衡的前提下，即每个基站所接入的节点数不超过一个给定值，使得整个网络的节点和其接入的基站距离较小，以达到较大的节点吞吐量总和。

本发明的有效效果表现为：

1)本发明保证每个基站所服务的传感器节点个数不超过给定的值，能够达到负载均衡的效果。

2)本发明让传感器节点接入到离得较近的基站，达到相对较高的吞吐量。

附图说明

图1是射频能量捕获网络拓扑图；

图2是初始化的节点接入图；

图3是优化后的节点接入图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参照图1～图3，一种无线传感器网络中节点的接入基站选取方法，包括以下步骤：