[发明专利]基于分簇优化的无线传感器网络拓扑控制算法

摘要

本发明涉及一种基于分簇优化的无线传感器网络拓扑控制(CLTC)算法，其主要技术特点是基于树型网络模型，利用分簇思想将网络分割为不同的簇，簇内运用最小生成树算法，确定邻居节点关系，降低节点通信碰撞；簇间通过簇头连接通信，形成优化的骨干网络拓扑。本发明设计合理，在复杂度相似的情况下能够显著提高构建网络拓扑结构速度，减少网络通信开销，有效降低节点平均能耗，延长无线传感器网络生命周期。

主权项

1.一种基于分簇优化的无线传感器网络拓扑控制算法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤1：构建基于汇聚节点作为中心节点的树型结构无线传感器网络模型；/n步骤2：网络拓扑分簇过程。首先，汇聚节点发起簇头(ClusterHead)选取过程，发送建立邻节点消息，在确定其邻节点集合后，汇聚节点依据相应的规则从邻节点集合中选择部分节点作为源簇头(指由Sink节点发起并确定的簇头节点)，并向这些源簇头发送建立簇头消息，同时设置好前后继关系；其次，源簇头并行向网络发送建立邻节点消息，确定各自的邻节点集合后，按照与源簇头相同的选取原则确定新的簇头；新选举的簇头重复上述过程，直至完成整个网络的分簇(Cluster)；/n步骤3：簇内拓扑优化过程。簇头利用最小生成树算法按到达最远邻居节点的发射功率向簇内节点发送簇内优化消息，收到消息的节点确定自身邻节点关系，调整各自发射功率为到达最远邻节点的功率。簇内优化后，删除邻节点之间冗余通信链路，减少通信的碰撞与干扰，降低了能耗；/n步骤4：网络拓扑维护过程。簇头节点在运行中由于数据处理、转发频繁，能量消耗较快，因此，需设置一个能量门限值M，当簇头能量降到M时该簇头发起簇头重选工作。簇头首先检查自己最近邻居节点和其前驱后继的可达性；当可达性满足时，则选此节点为新簇头节点并改变前驱后继信息。若不满足可达性，则选次近邻居节点，依次类推直到找到合适的节点或邻节点集合选择完毕。最坏的情况是，簇头的邻节点集中没有与前后继簇头可通信的节点，此簇将形成孤立簇，当此种情况达到一定限度后Sink发起全网簇头重建工作。/n