[发明专利]一种基于无线传感器网络紧密度中心性的抗毁性增强方法

说明书

本发明提出了一种基于无线传感器网络紧密度中心性的抗毁性增强方法。无线传感器网络常因能量耗尽、硬件故障或者遭遇攻击等原因导致节点失效，使得原本连通的网络拓扑分割，甚至导致全局网络受损。因此，研究抗毁性对解决无线传感器网络规模化应用瓶颈具有重要的理论价值。本发明提出了一种无线传感器网络紧密度中心性度量方法，并根据此方法确定在网络中添加的异构节点的位置。进一步，分析了网络的生命周期，依照本发明提出的增加异构节点的方法，可使网络的抗毁性得到极大的提高。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，尤其涉及一种基于无线传感器网络紧密度中心性的抗毁性增强方法的研究。

背景技术

无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一，它将会对人类的未来生活方式产生巨大的影响，信息化，智能化，万物互联都与之息息相关。虽然无线传感器网络的传感器节点数量庞大,但容易失效,极易出现因网络中部分节点的失效而导致原本连通的网络拓扑分割，大大降低网络的覆盖度，甚至使网络失效。

在无线传感网络中，簇头节点因要承担收集并转发簇内节点所感知信息的任务所以能量消耗较快，靠近Sink节点的簇头节点因承担更多的转发任务而使能量消耗得更快。为解决这种因负载不均匀导致的网络能量消耗过大过快的问题。

本发明在网络中加入可与Sink节点直接通信的异构节点，该异构节点能量可补充。通过异构节点与Sink之间形成的超级链路作为捷径来构造具有小世界效应的异构传感器网络。通过提出无线传感器网络紧密度中心性指标，在网络紧密度中心性较低的位置加入异构节点，可均匀网络的整体中心性，降低原先少数重要节点的重要性，提高网络的抗毁性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于无线传感器网络紧密度中心性的抗毁性增强方法为无线传感器网络的抗毁性提升提供理论基础，可广泛应用于物联网等相关领域。

为达到上述目的，本发明提出一种基于无线传感器网络紧密度中心性的抗毁性增强方法，具体包括建立传感器网络监测模型和确定异构节点的位置两个基本步骤。

步骤一，在本发明的一个实施例中，所述建立传感器网络监测模型进一步包括：对待监测区域进行网格化处理，以密度为gs均匀划分网格，得到Q个网格点。除已有传感器节点的位置外，所有网格点都可作为添加异构节点的位置，假设有M个网格点可作为添加异构节点的位置。

在二维监测区域中随机部署传感器节点，并设置一个汇聚节点Sink，通过添加一个异构节点，提高网络的抗毁性；异构节点具有能量可补充，传输距离远的特点，可直接与Sink通信。

步骤二，在本发明的一个实施例中，所述确定异构节点的位置进一步包括：

异构节点的初始位置为h(u_c,v_c)，网络中部署的节点按DEEC算法进行分簇后，共有N个簇头节点，它们的位置为v_i(x_i,y_i)，i＝1,2,…,N，Sink节点的位置为(x_m,y_m)；簇头节点的数据传输方式分为簇头节点直接采用的多跳传输的方式将数据传输至Sink节点或通过超级链路将数据传输至Sink节点；

假设网络中有S个簇头节点直接通过多跳传输的方式将数据传输至Sink节点，H个簇头节点通过超级链路将数据传达至Sink节点，满足H+S＝N；

S个簇头节点将数据直接多跳传输至Sink时，簇头节点v_i通过贪婪算法(所有邻居簇头节点中距离Sink节点最近的簇头节点作为下一跳的选择)寻找到将数据传送至Sink节点的最短传输路径，设置簇头节点v_i将数据传输至Sink节点的距离为给传输路径中的中继簇头节点标号，假设有j个中继簇头节点坐标为(γ_n，δ_n)，n＝1,2,…,j，传输距离公式如下所示：