[发明专利]一种面向配电网的可重构无线传感器网络中继部署方法

说明书

一种面向配电网的可重构无线传感器网络中继部署方法，包括根据各个节点可配置参数将整体问题拆分为若干固定网络配置的实时可靠性约束子问题；综合考虑部署成本、时延和信道质量因素生成适应度方程，依次基于遗传算法求解优化各个子问题，并通过节点权值将各个子问题联系在一起。该方法可以在较低部署成本下，为配电网部署支持可重构且满足实时可靠性要求的无线传感器网络。

技术领域

本发明涉及无线通信自组网络领域，具体涉及一种面向配电网的可重构无线传感器网络中继部署方法。

背景技术

无线传感器网络已被各种应用广泛采用，其通常由大规模的无线传感器节点及少量的汇聚节点组成，借助单/多跳路径通信。由于通信、计算、能耗等限制，仅由传感器节点构成的网络存在诸多缺陷，如能耗不均衡、网络寿命短暂、通信距离短、可扩展性差等。为此，国内外学者主张通过部署额外中继节点为整个网络搭建连通的拓扑结构，以增强网络性能。中继节点的部署直接构建网络拓扑连通性，深刻影响无线传感器网络各层协议的性能，因而被广泛而深入地研究。

无线传感器网络以其低成本、安装方便和易维护等优点，正逐步应用于多种工业场景中。配电网检测是无线传感器网络在工业领域的重要应用场景，其主要目的为针对配电网线路、设备实现实时监测、故障预测等功能。为提供灵活、可靠供电，配电网在配电沿线、馈线入口等位置设置各类开关，可对配电网进行重构。配电网重构后，其所需监测线路、设备也会相应变化，因此需要无线传感器网络也同时进行相应重构。

而无线传感器网络作为配电网信息互联的载体，也必须能够灵活、动态配置网络参数以满足不同网络服务需求。因此，如何在部署中继时充分考虑网络重构性，铺设满足网络可重构性的底层拓扑，是具体应用对中继部署提出的新需求。目前对于无线传感器网络的重构仅从上层协议考虑，还没有相关研究工作从中继部署的角度考虑网络可重构性。

发明内容

本发明的第一发明目的是提供一种面向配电网的可重构无线传感器网络中继部署方法，以解决在复杂通信环境下，不易于快速构建兼顾通信效率、通信质量和设备能耗的无线通信网络的技术问题。

本发明的第二发明目的是提供一种存储有通信网络中继节点部署程序的计算机可读介质，以解决在复杂通信环境下，构建兼顾通信效率、通信质量和设备能耗的无线通信网络耗时长的技术问题。

为解决上述技术问题，可以根据需要选用如下技术方案：

一种面向配电网的可重构无线传感器网络中继部署方法，所述通信网络包括由网关节点、传感器节点和候选节点构成的通信节点，用于部署所述通信节点的位置包括网关节点部署位置、n个传感器节点部署位置和m个候选节点部署位置，包括以下步骤：

步骤1，获取所述网关节点集合{g}、传感器节点集合S＝{s₁,s₂,…,s_n}、候选节点集合C＝{c₁,c₂,…,c_m}、所述通信节点可配置通信半径集合R＝{r₁,r₂,…,r_k}和传感器节点可配置跳数约束集合Δ，令i＝1,

步骤2，令每个传感器节点的最低跳数约束δ＝minΔ，构建所述通信网络的通信节点配置在通信半径r_i下的通信拓扑图G_i＝(V_i,E_i)，其中，V_i为通信节点集合，E_i为边集合，遍历所述通信节点集合V_i中每个通信节点u，若所述通信节点u∈U，则更新通信节点u的权重ω(u)＝0，若所述通信节点则更新通信节点u的权重ω(u)＝1；

步骤3，采用遗传算法获取中继节点可行部署位置，包括以下分步骤，

分步骤3a，生成初始种群∧_i，其中，个体为初始种群∧_i的可行随机解，可行随机解