[发明专利]一种基于混合整数规划的无线传感网拓扑构建方法

摘要

一种基于混合整数规划的无线传感网拓扑构建方法，包括以下步骤：1）首先，将任意网络环境下寻找无线传感网的最优虚拟主干网问题抽象转化成无线传感网的最小连通支配集问题；2）定义令牌流，确定以令牌分发数与节点能耗乘积为目标的优化函数，得出当前无线传感网中支配其他所有节点的最小生成树；3）构建支配约束集：规定每个节点必须至少有一个支配作为其邻居节点；4）构建生成树约束集：定义生成树约束集保证了最终的拓扑结构的连通性，构建生成树约束集则需要满足所述令牌流的规则。本发明无需任何预处理过程、结构规模较小、能量消耗较小、网络生命周期较长。

主权项

1.一种基于混合整数规划的无线传感网拓扑构建方法，其特征在于：所述构建方法包括以下步骤：1）首先，将任意网络环境下寻找无线传感网的最优虚拟主干网问题抽象转化成无线传感网的最小连通支配集问题；2）定义令牌流，确定以令牌分发数与节点能耗乘积为目标的优化函数，minn′·ΣjE(j)=Σiy(i)ΣjE(j)---(1)]]>其中，n′为无线传感网所必需的最小支配节点数，n＝|V|为无线传感网中全部节点数量，E(j)为第j个节点消耗的能量；y(i)则为大小是n的二进制数组，且y(i)∈{0,1}，式(2)表示如果节点被选为支配节点，那么y(i)＝1，反之则y(i)＝0；得出当前无线传感网中支配其他所有节点的最小生成树；所述令牌流定义过程需要满足以下规则：规则一：假设Sink节点是唯一的令牌发起点，那么这个Sink节点拥有n′个令牌；规则二：分发过程起始于Sink节点，将消耗1个令牌，则分发到它的邻居支配节点上总的令牌数为n′-1；规则三：每个支配节点v从另一个支配节点接收到n′(v)个令牌，满足n′(v)≤n′-1，将消耗1个令牌，分发n′(v)-1个令牌到它的邻居支配节点；规则四：如果任一个支配节点只接收到1个令牌，那么它将无法分发任何令牌给其他的支配节点；规则五：如果有直接链路存在于节点之间，那么就有可能实际存在令牌流；规则六：令牌只能在支配节点之间分发，而一个节点是否被作为支配节点依赖于是否存在其他的支配节点分发令牌给该节点；3）构建支配约束集：规定每个节点必须至少有一个支配作为其邻居节点；4）构建生成树约束集：定义生成树约束集保证了最终的拓扑结构的连通性，构建生成树约束集则需要满足所述令牌流的规则。