[发明专利]一种基于簇的数据采集和负载平衡方法

权利要求书

1.一种基于簇的数据采集和负载平衡方法，其特征在于：所述方法具体过程为：

步骤一、一维网络中链路的形成；

步骤二、基于一维网络中链路的形成，进行一维网络中的数据采集；

步骤三、基于一维网络中的数据采集，确定一维网络中的最佳的链路数量；

所述步骤一中一维网络中链路的形成；具体过程为:

在一维网络模型中，感应区域为长度为L的直线，FC在感应区域左端，n个簇头节点CH1,CH2,CH3,...,CHk,...,CHn在这条线上从左到右依次排列；n个簇头节点CH1,CH2,CH3,...,CHk,...,CHn均是静态节点；FC为基站；

任意两个相邻的簇头节点CH之间的距离是L/n，FC和CH1之间的距离是D；因此FC与CHn的距离为D+(n-1)L/n；

形成m条链路，每条链路i由CHi,m+i,2m+i,...组成，1≤i≤m；

所述步骤二中基于一维网络中链路的形成，进行一维网络中的数据采集；具体过程为:

一条有n个簇头节点的链路将传输n个数据包到FC；

n个数据包被分成n次循环来传输：r∈{1,…,n}；

对于任意的第r次循环，如果r＜n，那么数据包将被分成两条链路传输，分别记为(FC←1←…←r-1←r)和(FC←r+1←…←←n-1←n)；

如果r＝n，那么数据包则通过单链(FC←1←2←…←n-1←n)传输；

所述n个数据包被分成n次循环来传输；r∈{1,…,n}，对于任意的第r次循环，如果r＜n，那么数据包将被分成两条链路传输，分别记为(FC←1←…←r-1←r)和(FC←r+1←…←←n-1←n)；如果r＝n，那么数据包则通过单链(FC←1←2←…←n-1←n)传输；具体过程为:

第一次循环，CH1仅传递CH1自己的一个数据包到FC，CH2传递剩余的簇头节点CH2,CH3,...,CHn的n-1个数据包到FC；

第二次循环，CH1传递CH1和CH2的2个数据包到FC，而CH3传递剩余的簇头节点CH3,CH4,...,CHn的n-2个数据包到FC；

第r次循环，CH1传递CH1,CH2,...,CHr的r个数据包到FC，而CH(r+1)传递剩余的簇头节点CH(r+1),...,CH(n-1),CHn的n-r个数据包到FC；

最后一次循环，CH1将传递全部簇头节点CH1,CH2,...,CHn的n个数据包到FC；

所述步骤三中基于一维网络中的数据采集，确定一维网络中的最佳的链路数量；具体过程为：

在距离为d的情况下传输l比特的数据包，一维网络中基站对应的发射功率为P_t，接收功率为P_r；

假设采用单链拓扑结构，每个CHk的能耗为：

式中N_r(k,r)表示在第r次循环中CHk接收的数据包数量；N_t(k,r)表示第r次循环中CHk传输到后继节点的数据包数量；N_t(k,r)′表示第r次循环中CHk传输到FC的数据包数量；

CHk在任意一次循环平均能耗和最大能耗分别由(2)和(3)得到：

假设采用m条链路拓扑结构，并假定n＝n'm，n'为一个倍数；每条链路i包含CHi,m+i,...,(n'-1)m+i；每个CHk的能耗由公式(4)得出，k＝k'm+i，k'为一个倍数，i＝1,2,...，m；

公式(4)表达式为：

式中N_r(k′,r)表示在m条链路的情况下第r次循环中CHk接收的数据包数量；N_t(k′,r)表示在m条链路的情况下在第r次循环中CHk传输到后继节点的数据包的数量；N_t(k′,r)′表示在m条链路的情况下在第r次循环中CHk传输到FC的数据包的数量；

在m条链路的情况下CHk在任意一次循环的平均能耗和最大能耗见式(5)和(6)：