[发明专利]无线传感器网络中基于独占区域的连通支配集构造方法

摘要

本发明公开了一种自定义的无线传感器网络中基于独占区域的连通支配集构造方法。本发明根据无线传感器网络虚拟骨干网的特点和分布式连通支配集构造算法，引入独占覆盖和延时等待规则的概念，通过两者的共同作用，每个节点维护自身的独占区域内至多一个节点，从而减小连通支配集的规模，使得支配节点分布更为均匀。本发明能够很好的减低连通支配集的规模，同时保证支配节点的分布均匀稀疏，同时节约能量，延长整个网络的生命周期，很好地适应了节点分布密集的无线传感器网络。

主权项

1.一种无线传感器网络中基于独占区域的连通支配集构造方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1）、计算每个节点成为支配节点的优先级的优先权值：(1)在公式(1)中，N代表节点v所在的网络拓扑中所有节点的个数，|N₁(v)|表示节点v一跳邻居节点的个数，N₁(v)表示节点v一跳邻居节点的集合，d_vj表示节点v到任意一跳范围内邻居节点j的距离，Er(v)表示节点v的剩余能量值，且Er(v) > E_thres；其中E_thres代表支配节点的能量阈值，其大小需满足一轮时间内节点通信的能耗需求；W₁、W₂为权重，其参数值根据具体应用场景进行调整；根据公式(1)计算Gateway(v)值，得到决定每个节点成为支配节点的优先级的依据； 步骤2）、节点竞争成为支配节点阶段，具体步骤如下：a. 根据公式(2)计算节点v的等待延迟时间(latencyTime)，所述等待延时时间(latencyTime)与Gateway(v)值成反比例关系，即权值大的节点延时等待的时间短，优先成为支配节点；(2)其中为周期调和参数，为消息发送的时间间隔；b. 首先，在等待延迟时间内，记录节点v收到的其他节点发送的竞争成为支配节点的广播消息，并更新支配节点集合C₁(v)；同时，由节点v划定其独占区域(E_area)，原则是该独占区域内的支配节点能最大限度地独自覆盖该独占区域；然后，对节点v的独占区域内是否已经存在其他支配节点采用为M(v)进行赋值的方式进行标记：当节点v的独占区域内并无其他支配节点存在，标记M(v)=F，当节点v的独占区域内已经存在其他支配节点，标记M(v)=T；c. 当等待延迟时间过期后，若节点v没收到任何竞争支配节点的广播消息，即M(v)=F，由节点v发送广播消息，竞争成为支配节点；若M(v)=T，则节点v放弃成为支配节点的权利；步骤3）、当步骤2）形成的支配节点集是相互不连通的连通支配集碎片时，将非支配节点竞争成为补充支配节点，步骤如下：d. 由节点v检查两跳邻居范围内支配节点之间的连通性，若存在支配节点不连通情况，由节点v重新划定其独占区域(E_area)；e. 在节点v竞争成为补充支配节点之前，根据公式(3)计算发送补充支配节点的消息需要等待的延迟时间(latencyConnect)：(3)其中，|C₂(v)|为节点v两跳范围的支配节点的个数，random()为(0,0.1)之间的随机数，其目的是减少延迟时间相同导致的冲突；等待延迟时间过期后，由节点v再次检查邻居范围内支配节点是否连通，若仍然未连通，则标记M(v)=F，反之，若此时节点v邻居范围内已经满足连通性，则标记M(v)=T；f. 节点v判断M(v)的值：若M(v)=T，则节点v放弃成为支配节点；若M(v)=F，则节点v发布广播消息，宣布成为支配节点；步骤4）、连通支配集形成：网络进入稳定阶段，形成虚拟骨干网，节点之间进行数据通信；步骤5）、循环执行步骤1）至步骤4），直至网络拓扑失效结束。