[发明专利]一种异质传感网中能量高效的组网方法

摘要

本发明公开了一种异质传感网中能量高效的组网方法，属于无线传感网络技术领域。所述方法基于邻居信息以及各节点自身剩余能量Ei进行簇首选举并确定簇的结构规模，采用基于能效的自适应簇规模组网模式，在满足通信距离的同时缩小簇的物理半径，使得节点的单跳通信距离短小且有效，通过提出能量与邻居联合影响下的簇首选举机制，打破概率选举中节点能力不等、却机会均等当选簇首的不合理局面；引入适应值半径的概念，动态控制簇首通信距离，以调节簇的结构与规模；计算簇首间的通信代价，作为通信路径选择的依据，实现随机异构传感器网络中节点能量的利用效率的提高，达到通信能耗的降低的效果。

主权项

1.一种异质传感网中能量高效的组网方法，其特征在于，所述方法包括分簇结构的形成和路由的形成，分簇结构包含簇首节点与普通节点的区分和通过适应值半径合理调整簇规模的大小；路由的形成能够得到全局节点的路由信息表；为便于描述，假设给定监测区域I，以数据的汇聚中心Sink为中心o点，依次向外将I划分为共计M个准等间距的同心圆环，监测区域内的任意点同心圆环的编号c_k：其中c₀圆半径为R_o，其余环间距为R_k，设定R_k＝R_o/2，表示任意点与中心Sink点之间的距离；随机异构传感器节点μ＝{μ_i(x_i,y_i)|i＝1,2,...,N}随机部署在I内，(x_i,y_i)表示节点的位置信息，节点μ的初始能量E＝{E_i|i＝1,2,...,N}和初始半径r＝{r_i|i＝1,2,...,N}满足E_i∈[E_min,E_max]和r_i∈[r_min,r_max]；以环间距离的最大跨度为参考，节点的通讯半径r_i满足r_min≥2R_k＝R_o；初始全部节点皆为普通节点，当选簇首之后该节点成为簇首节点；分析单跳通信与多跳通信的能耗占比，确定c₀圆范围内簇首节点与Sink节点之间采用单跳通信的方式，其余监测区域内簇首节点到Sink节点采用多跳通信的方式；基于邻居信息以及各节点自身剩余能量E_i进行簇首选举并确定簇的结构规模，采用基于能效的自适应簇规模组网模式，在满足通信距离的同时缩小簇的物理半径，使得节点的单跳通信距离短小且有效；其中，所述邻居信息包括邻居节点的数量以及邻居节点的剩余能量；定义簇首的选举公式如下：W(i)表示节点μ_i成为簇首的配重价值，值越高则越容易当选簇首；调节参数α、β用来调整节点μ_i的可达节点集以及其自身剩余能量E_i对簇首选举的影响程度，存在α+β＝1；表示节点μ_i关于适应值半径范围内可达节点集内的邻居节点数量；|T_N(μ_i,r_i)|表示节点μ_i关于通信半径r_i范围内最大可达节点集内的邻居节点数量，E_max为节点μ_i初始能量的最大值；节点的适应值半径为：节点μ_i的适应值半径为受所在c_k影响的动态通信范围，动态的调整簇规模的大小，其中γ为调节参数，且γ∈[0,1]。