[發(fā)明專利]一種用于異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點調(diào)度方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310103391.5
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN103200692A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫力娟;魏靜;肖甫;郭劍;王汝傳;韓崇;杜曉玉
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W72/12
• 分類號: H04W72/12;H04W84/18
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務(wù)所 32241
• 代理人: 唐小紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型的節(jié)點休眠的方法,屬于異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點調(diào)度的領(lǐng)域,特別涉及一種以覆蓋率作為優(yōu)化目標，采用分而治之的基于網(wǎng)格劃分的節(jié)點分類調(diào)度算法。

背景技術(shù)

近些年來，隨著微電子技術(shù)、計算技術(shù)、無線通信和低功耗多功能傳感器等技術(shù)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了一種新型的網(wǎng)絡(luò)----無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量廉價的微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信的方式形成的一個多跳的自組織的動態(tài)性網(wǎng)絡(luò)。

傳感器節(jié)點主要依靠自身來進行供電，但由于傳感器節(jié)點體積微小，電池能量有限且難以補充和更換。此外，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點規(guī)模龐大，分布密集，分散范圍廣，工作周期長，對傳感器網(wǎng)絡(luò)的維護和電池補充工作難以實現(xiàn)。因此，對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來說，如何通過減少節(jié)點的能量損耗，平衡網(wǎng)絡(luò)的能量負載，將網(wǎng)絡(luò)資源分配最優(yōu)化，從而最大化整個網(wǎng)絡(luò)的生存期的問題十分重要。

如何在不影響網(wǎng)絡(luò)的性能的情況下延長整個網(wǎng)絡(luò)的生存期，通常使用的方法是通過不同的算法對節(jié)點進行分組調(diào)度，讓一部分節(jié)點進入休眠狀態(tài)，從而減少能量消耗，達到提高服務(wù)質(zhì)量并延長網(wǎng)絡(luò)壽命的目的。

節(jié)點調(diào)度算法的設(shè)計應(yīng)充分考慮具體應(yīng)用的具體要求，針對不同的覆蓋要求，做出相應(yīng)的解決方案。同時考慮傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點資源受限，尤其是能量受限的特點，在設(shè)計節(jié)點調(diào)度策略時應(yīng)該考慮以下特性：

（1）低開銷：在一個調(diào)度時間片內(nèi)，調(diào)度的時間要占相對較小的比例，節(jié)點調(diào)度的復(fù)雜度也要盡量地低，調(diào)度策略帶來的額外的通信和計算開銷要盡量低，盡可能減少節(jié)點的能耗；

（2）能量均衡性：在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，部分區(qū)域通信或計算頻率較快，節(jié)點的能量消耗較快，節(jié)點因能量耗盡而失效，這會造成感知覆蓋的空洞，并影響通信網(wǎng)絡(luò)的連通性。因此，節(jié)點調(diào)度策略要考慮節(jié)點負載的平衡，最優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源分配。

（3）健壯性：傳感器網(wǎng)絡(luò)通常布置在戶外，受環(huán)境條件影響較大，節(jié)點失效是常見的現(xiàn)象。傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點調(diào)度策略要考慮無法預(yù)料的意外導(dǎo)致的節(jié)點失效，盡量保證在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生意外時能夠保持正常工作。

（4）可擴展性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常由于新節(jié)點的加入或舊節(jié)點的失效而造成網(wǎng)絡(luò)的拓撲變化，節(jié)點數(shù)量也會隨著應(yīng)用的需求而發(fā)生變化，因此，節(jié)點策略應(yīng)能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)頻繁的變化，具有一定的可擴展性。

（5）分布式實現(xiàn)，傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點可以完全獨立地或者僅通過與鄰近節(jié)點的局部通信，決定其是否休眠；與集中式的策略相比，分布式的調(diào)度策略更易于實現(xiàn)，對網(wǎng)絡(luò)部署密度變化有較好的適應(yīng)性和可擴展性。

這些問題的解決能夠使整個傳感器網(wǎng)絡(luò)以最小的能量代價來監(jiān)測目標，從而達到延長網(wǎng)絡(luò)生存期的目的。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)根據(jù)節(jié)點傳感半徑是否相同可以分為同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

目前，對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點調(diào)度算法的研究大多數(shù)都集中在同構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上，通常只研究單一節(jié)點類型的傳感器網(wǎng)絡(luò)，而在實際的傳感器應(yīng)用中，由于監(jiān)測區(qū)域的形狀和實際醫(yī)療環(huán)境等條件的限制，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)往往能取得更好的監(jiān)測效果。所以本專利主要介紹了一種異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點調(diào)度的方法。

發(fā)明內(nèi)容

??技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提出一種用于異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點調(diào)度方法

，從而有效地延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期，均衡網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋率。

技術(shù)方案：本發(fā)明的用于異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點調(diào)度方法為：在異構(gòu)的傳感器網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)共有n個節(jié)點，半徑類型有r種，分別為????????????????????????????????????????????????、……，每種半徑的個數(shù)一樣，根據(jù)上式可知，異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)中滿足??，其中k為分組個數(shù)，a、b為指定監(jiān)測的長方形區(qū)域的長和寬，為指定的覆蓋率；

則滿足條件的分組數(shù)為；

將整個指定的目標區(qū)域劃分為許多個小的網(wǎng)格區(qū)域，由前文可知網(wǎng)絡(luò)劃分的數(shù)目由節(jié)點總數(shù)n和分組數(shù)k值所決定，根據(jù)計算可知網(wǎng)格數(shù)目為；因此，在x，y軸方向上以間距對目標區(qū)域進行網(wǎng)格劃分；

對每個網(wǎng)格中的節(jié)點進行分組，節(jié)點分組的具體步驟如下：

1)?對目標區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格數(shù)；

2)?對于每個網(wǎng)格區(qū)域，依次遍歷查找其中的每個傳感器節(jié)點，設(shè)置計數(shù)器count=1；

3)?將查找到的節(jié)點分別分配到第count組，并將count加1；