[發明專利]面向多樣化覆蓋需求的水下無線傳感器網絡拓撲控制方法

有效

• 申請號: 201310159281.0
• 申請日: 2013-05-02
• 公開（公告）號: CN103227996A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 劉林峰;張寧申;宋斯宇;曹云鳳
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W84/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及面向多樣化覆蓋需求的水下無線傳感器網絡拓撲控制方法，屬于水下無線傳感器網絡拓撲控制的技術領域。

背景技術

目前，國內外研究機構提出了一些關于無線傳感器網絡的拓撲控制方法，解決了單連通和單覆蓋問題。一種拓撲控制算法FiYG被提出用以解決水下三維傳感器網絡的拓撲控制問題，該算法已經被證明是分布式的和有效的；2010年，一種策略調整算法SAA被提出來形成單連通和單覆蓋的拓撲結構，同時該結構還可以優化時延、帶寬等其他網絡指標；Zhang等人研究了能夠生成連通度不超過4、單覆蓋的網絡結構的方法；Hefeeda提出一種概率式的拓撲控制算法PCMP，該算法把點到點的傳輸率作為通信概率，該算法性能還可以通過引入一種特殊的移動節點加以改善；G.Xing等人設計了一種可以根據需要的覆蓋度來形成相應網絡拓撲的方法。然而，所有上述方法都沒有考慮不同節點的覆蓋度要求可能是不同的情況。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對水下無線傳感器網絡中節點覆蓋度要求可能存在差異的問題，提供了面向多樣化覆蓋需求的水下無線傳感器網絡拓撲控制方法。

本發明具體采用以下技術方案：

面向多樣化覆蓋需求的水下無線傳感器網絡拓撲控制方法，通過調整無線傳感器網絡中N個節點的感知半徑以及通信半徑來實現網絡的覆蓋與連通，所述N為正整數，具體包括以下步驟：

步驟A，無線傳感器網絡中各節點：初始化的感知半徑為0，確定被覆蓋度，使用最大通信半徑廣播包含被覆蓋度信息的覆蓋請求報文；

步驟B，計算各節點單位空間內的覆蓋能力，按照從高到低順序給覆蓋能力排序，根據覆蓋能力的排序依次調整每個節點的感知半徑來滿足周圍鄰居節點的覆蓋需求；

步驟C，以匯聚節點作為根，形成一棵最小生成樹狀的連通結構，并根據所述連通結構設置各個節點的通信半徑。

所述面向多樣化覆蓋需求的水下無線傳感器網絡拓撲控制方法，所述步驟B的具體實施方法如下：

步驟B-1，各節點根據收到的覆蓋請求報文確定鄰居節點集合，根據鄰居節點集合、最大感知半徑、單位空間內鄰居節點數量來計算出各節點單位空間內的覆蓋能力：

步驟B-2，按照從高到低順序給覆蓋能力排序，根據覆蓋能力的排序依次遍歷每個節點，各個節點按照如下步驟調節感知半徑來滿足周圍鄰居節點的覆蓋需求：

步驟B-2-1，每個節點確定覆蓋所有鄰居節點的感知半徑，并以最大通信半徑廣播覆蓋報文；

步驟B-2-2，所有收到覆蓋報文的節點判斷被發送覆蓋報文節點覆蓋的情況：

被覆蓋的節點反饋確認信息至發送覆蓋報文節點，收到覆蓋報文節點關于發送覆蓋報文節點的被覆蓋度取值減1，在被覆蓋度取值降為0時廣播無覆蓋需求報文；

步驟B-2-3，每個節點根據收到的反饋信息，計算反饋確認信息節點與自身的距離，以最大距離為感知半徑。

所述面向多樣化覆蓋需求的水下無線傳感器網絡拓撲控制方法，步驟B-1中鄰居節點集合由下式確定：

Ne(i)={V_j|d(V_i,V_j)≤RS_χandK_j>0}∪V_i，

其中，Vi為第i個節點，V_j為第j個節點，K_j為第j個節點的被覆蓋度，d(V_i,V_j)為第i個節點與第j個節點之間的距離，RS_χ為兩個節點之間的最大感知半徑，1≤i、j≤N。

所述面向多樣化覆蓋需求的水下無線傳感器網絡拓撲控制方法，步驟B-2-2中所有收到覆蓋報文的節點利用如下方法判斷被發送覆蓋報文節點覆蓋的情況：

當發送覆蓋報文節點的感知半徑大于發送報文節點與接收報文節點之間距離的時候，接收報文節點被發送報文節點覆蓋；否則，接收報文節點未被發送報文節點覆蓋。

本發明采用上述技術方案，具有以下有益效果：先確定所有節點的感知半徑，滿足節點的多樣化覆蓋需求，再根據最下生成樹結構確定所有節點的通信半徑，形成一個連通的網絡結構，這樣的方法計算和通信消耗較少，適用于水下無線傳感器網絡的拓撲控制。

附圖說明

圖1為本發明的方法流程圖。

圖2為本發明Coverage_Require報文結構示意圖；

圖3為本發明Coverage_Supply結構示意圖；