[发明专利]一种基于传输范围控制优化无线传感网络的拓扑控制方法

权利要求书

1.一种基于传输范围控制优化无线传感网络的拓扑控制方法，其特征在于：包含以下步骤：

步骤一、将传感器网络分层，每一层的宽度相同，形状为圆环,从中心开始对每层按照从小到大的顺序编号0，1，2，3，…，汇集节点位于网络中心，它的层号设置为0；

步骤二、计算每一层节点的平均能量消耗，找出最大能量消耗并以此分析各层节点的能量剩余；

步骤三、依据节点的剩余能量增加节点的发射功率，并根据保证节点通信质量且通信数据量最小的原则调整传输距离；

步骤四、依据传输距离确定节点的父节点所在层号，重新构建传感器网络数据收集路径。

2.根据权利要求1所述的基于传输范围控制优化无线传感器网络的拓扑控制方法，其特征在于，步骤一中将传感器网络分层的具体步骤为：首先，网络中的第0层只包含汇集节，第0层在网络拓扑图中视为一个点；然后，选定一个距离d，d的选取满足0＜d＜r的条件，其中r为节点的初始传输半径。最后，将整个网络划分成等宽的层，一共可以划分层(不计汇集节点)，然后将各层从网络中心开始编号0，1，2，…，

3.根据权利要求1所述的基于传输范围控制优化无线传感器网络的拓扑控制方法，其特征在于，步骤二中计算每一层节点的平均能量消耗的具体方法为：

首先，计算各层节点的发送和接收的平均数据量，如下式：

其中表示第i层节点的子节点个数，表示位于j层的每个子节点发送的平均数据量，p表示传输过程中的包接收率，δ表示为了达到可靠性要求需要的重传次数，f表示在节点使用的聚合函数，输入需要聚合的数据量可以得出聚合后的数据量；

然后，根据各层节点的发送和接收平均数据量计算各层节点的平均能量消耗，如下式：

其中，表示节点发送数据所用的功率，V_send表示节点发送数据的速度，表示节点接收数据所用的功率，V_send表示节点接收数据的速度；

步骤二中计算各层节点的剩余能量的方法如下式：

其中，E_max为最大能量消耗。

4.根据权利要求1所述的基于传输范围控制优化无线传感器网络的拓扑控制方法，其特征在于，步骤三中依据节点的剩余能量增加节点的发射功率的具体方法，如下式：

其中，E_limit为传感器节点可调传输功率的硬件上限。

步骤三中传输节点传输距离的调整的具体方法为：首先根据可调整的传输功率和要求保证的包接收率(发送节点的数据包完整到达目的节点的概率)算出传输距离，如下式：

r_max＝(10^{[PL(r)-PL(r0)]/10n})/r₀

其中，n为路径损耗指数，PL(r₀)为基准距离下的损耗值，r₀为基准距离。

5.根据权利要求1所述的基于传输范围控制优化无线传感器网络的拓扑控制方法，其特征在于，步骤四中确定节点的父节点所在层号的具体方法如下式：