[發明專利]一種基于一級密封價格拍賣的無線傳感器網絡分簇方法無效

申請號：	201210192203.6	申請日：	2012-06-12
公開（公告）號：	CN102685688A	公開（公告）日：	2012-09-19
發明（設計）人：	劉興偉;彭雪松;陳燕其;王小宇;袁靜;丁超	申請（專利權）人：	西華大學
主分類號：	H04W4/06	分類號：	H04W4/06;H04W40/10
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地址：	610039 四川***	國省代碼：	四川;51
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于一級密封價格拍賣無線傳感器網絡方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡領域，特別是涉及一種無線傳感器網絡的分簇方法。

背景技術

無線傳感器網絡是一種新的信息獲取和處理技術，是當前國內外研究的熱點，有著廣闊的應用前景。在無線傳感器網絡中，分布在監測環境中的傳感器節點的能量是有限的，因此，無線傳感器網絡路由協議設計的首要目標是在保證正常數據采集的前提下，通過合理的路由設計盡可能降低節點的能量消耗和延長傳感器網絡的壽命。無線傳感器網絡的路由協議按網絡邏輯結構可以分為平面路由協議和分層路由協議。分層路由協議將網絡劃分為不同的簇，每個簇由簇首節點和多個成員節點組成。其中成員節點只需與自己的簇首通信，而簇首節點在完成監測任務的同時還要負責接收簇內成員節點發送的數據、完成數據融合并通過單跳或多跳的方式將數據發送至基站，除此之外，還負責轉發其他簇首的數據，因此簇首節點能量消耗較大。

在傳統的分層路由協議中，以經典的LEACH（Low?Energy?Adaptive?Clustering?Hierarchy）協議為例，一般采用周期性的簇首選擇方法，讓網絡中的節點輪流擔任簇首，進而可以平衡網絡中節點的能耗。相對于一般的平面路由和靜態分層路由協議，LEACH協議可以延長網絡壽命15%左右。但是LEACH協議也存在一些問題：（1）簇首的選擇無論是在能量上還是位置上都是隨機的，也就是說LEACH協議的簇首選擇方法沒有考慮節點的剩余能量和位置信息，使得剩余能量較低的節點很有可能被選為簇首，從而導致該節點能量快速耗盡而死亡。同時簇首分布位置也是隨機的，實驗證明，無論簇首分布過于集中還是分散，都會導致簇內成員節點的能耗以及簇首與基站通信的能耗大幅增加；（2）LEACH協議中每輪產生的簇首個數是不確定的，實驗表明，簇首個數存在較大的波動。因此，當產生的簇首個數過少時，會極大地增加簇首的負擔，使其能量迅速耗盡而死亡。這些問題的存在，造成了傳感器網絡簇首分布不合理和節點能耗不均衡，影響了網絡壽命的進一步提高。

博弈論（Game?Theory）又稱“對策論”，是一門以數學為基礎、研究博弈中參與者為獲得最大利益應如何做出決策的學科。博弈論在經濟學、政治學中得到了廣泛的應用，也成功應用到無線通信領域中的異構無線網絡的切換決策、接納控制以及網絡資源分配等方面。作為一種特殊的拍賣博弈模型，一級密封價格拍賣模型要求所有競拍者的報價僅限于競拍者本人和拍賣者知曉，而且只能報一次價，報價最高的競拍者中標（在公共工程拍賣中，是以報價最低的競拍者中標）。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：如何能夠創新地進一步提高無線傳感器網絡簇首分布的合理性和節點能量消耗的均衡性，進而有效延長網絡的生存時間。

為了解決上述問題，本發明公開了一種基于一級密封價格拍賣的無線傳感器網絡分簇方法，其技術方案包括以下各步驟：

步驟1：基站作為一級密封價格拍賣模型中的拍賣方廣播拍賣消息；

步驟2：節點作為一級密封價格拍賣模型中的競拍者將節點標號、節點位置、剩余能量和競拍區域發送給基站；

步驟3：基站對參加競拍的節點進行資格審查；

步驟4：基站對通過資格審查的競拍節點依據報價策略計算其最優報價，同時確定各個競拍區域的簇首節點；

步驟5：基站確定空白區域中的簇首節點；

步驟6：基站廣播簇首節點；

步驟7：非簇首節點作為成員節點選擇距離最近的簇首節點加入該簇，完成簇的組建；

步驟8：基站采用CNP（Cheapest?Neighbor?Path）算法計算并廣播每個簇首節點下一跳的信息；?

步驟9：簇首節點采用多跳方式將數據發送至基站。