[发明专利]提高无线传感网鲁棒性的能量局部均衡拓扑控制算法

权利要求书

1.一种提高无线传感网鲁棒性的能量局部均衡拓扑控制算法，其特征在于，包括：

步骤S101：采用生成随机数的方式根据阈值T(n)从网络节点中选取合适的簇首节点；

步骤S102：簇首节点采用CSMA(Carrier Sense Multiple Access)机制的MAC(MediaAccess Control)协议以相同的能量向网络内其他节点发送广播消息，普通节点就近加入，形成簇；

步骤S103：统计所有簇首节点所在位置，添加簇首层ID，簇内其他节点根据簇首节点的TDMA(Time division multiple access)调度机制，获取特定发送数据的时隙；

步骤S104：比较所有簇首层节点与上层汇聚节点的距离，最远距离的节点作为初始节点，寻找其邻居节点，增加“同质边”；

步骤S105：计算每次增加“同质边”的链路能量损耗，保证在既定能耗范围内加强簇首节点层的网络连通度，形成簇首层近似二度连通图，增加网络结构熵，提高整体网络鲁棒性，实现簇首节点层的能量局部均衡。

2.根据权利要求1所述提高无线传感网鲁棒性的能量局部均衡拓扑控制算法，其特征在于，所述步骤S101包括：每个节点都有可能在1/P轮内的某个时刻当选为簇头，其中在某轮中已经当选为簇首的节点，在之后的1/P轮中将不会再次参选，这样可以随着轮次的推移，未当选过簇头节点的普通节点竞选成为簇首节点的概率会逐渐提高；簇首节点选取阶段中的阈值公式为：

其中P表示网络中需要的簇首比例，r为算法的当前轮次数，G为候选的普通节点集合，是前1/P轮中所有没作过簇首的节点集合；每个节点与阈值比较后，都可能在1/P轮内的某个时刻当选为簇首。

3.根据权利要求1所述提高无线传感网鲁棒性的能量局部均衡拓扑控制算法，其特征在于，所述步骤S102包括：若普通节点未被选举为簇首节点，则会处于接收状态，每个当选为簇首的节点采用CSMA机制的MAC协议向其他传感器节点广播自己当选的消息，并以相同的能量发送广播信息；待簇首发送广播信息后，普通节点接收来自不同簇首的广播消息，选择加入接收到最强簇首信息的簇中，并告知簇首已成为簇内成员的自身信息。

4.根据权利要求3所述提高无线传感网鲁棒性的能量局部均衡拓扑控制算法，其特征在于，所述步骤S103包括：所有簇首节点在向网络其他节点发送广播信息的阶段内仍保持消息接收状态，设置相同的层ID给簇首节点，使之处于同一分层，并根据簇内节点的数量，簇首建立一个TDMA的调度机制，并向簇内节点广播，告知分配给每个节点的发送数据的时隙。

5.根据权利要求4所述提高无线传感网鲁棒性的能量局部均衡拓扑控制算法，其特征在于，计算所有带有簇首层ID的节点与上级汇聚节点的距离，并选定最远距离的节点为初始节点，之后计算与其他带有层ID节点的通讯距离，寻找自身邻居节点，增加“同质边”。