[發明專利]一種基于容錯的多源異構無線傳感網拓撲控制方法

在審

• 申請號: 201510235619.5
• 申請日: 2015-05-11
• 公開（公告）號: CN104837171A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 洪榛;宋婷婷;王瑞;馮藝瀟;屠碧琪;高學江;高金鳳
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W84/18
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所 33220
• 代理人: 蔣衛東

【技術領域】

本發明涉及一種無線傳感網的控制方法，具體涉及一種基于容錯的多源異構無線傳感網拓撲控制方法，屬于無線傳感網技術領域。

【背景技術】

多源異構無線傳感器網絡(Multi-source?Heterogeneous?Wireless?Sensor?Networks,MHWSNs)是由大量部署在監測區域內、能量受限的各種傳感器節點組成的自組織網絡。傳感器節點的部署環境具有不可預測性，并且由于人類的介入、節點的硬件損壞、鏈路的不穩定以及能量耗盡和自然災害等原因而導致MHWSNs發生故障。一旦發生故障的傳感器節點處于樞紐位置或鄰居節點同時發生故障，則會導致網絡分割甚至引起整個網絡的癱瘓。因此，MHWSNs的容錯性是值得深度研究的一個重要問題。

現有的方法中往往只是在拓撲構建或者是維護過程中考慮到能量的問題，而忽略了在實際網絡中應該貫穿始終地全程考慮網絡能耗。

因此，為解決上述技術問題，確有必要提供一種創新的基于容錯的多源異構無線傳感網拓撲控制方法，以克服現有技術中的所述缺陷。

【發明內容】

為解決上述技術問題，本發明的目的在于一種基于容錯的多源異構無線傳感網拓撲控制方法，其針對在復雜的多源異構網絡環境下節點能耗不均勻的情況，分別從拓撲構建和維護兩個階段進行網絡中能耗的均衡。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種基于容錯的多源異構無線傳感網拓撲控制方法，其包括如下步驟：

1)首先，把監測區域分成兩部分：中間是一個正方形，周圍是一個回型區域包圍；在中間正方形區域內選擇α·H個簇頭，剩下的(H-α·H)個簇頭隨機分布在回型內，其中α和H分別為中間小正方形區域簇頭占優比和網絡中總的簇頭數；

先在中間正方形中隨機選擇一個節點作為簇頭，再在與當前選定簇頭的距離為d_cj的環形區域上且在該區域中的節點中選擇一至兩個節點作為中繼節點：

mnd0≤dcj≤d0---(1)]]>

其中：n表示即將被選為簇頭的節點在其當前的通信半徑下有n個傳感器節點，m表示有m個節點的能量大于這n個節點的平均能量，d₀為簇頭半徑；

按照選擇簇頭，再選擇中繼節點，然后再選擇簇頭的迭代過程持續進行，直至簇頭總數滿足α·H個；再在外面包圍的區域選擇剩下的(H-α·H)個簇頭。

2)繼簇頭數目和位置確定完畢后，當選的簇頭就會向全網廣播含有自己ID、當選狀態、剩余能量和當前節點度的消息包，等待網絡中的非簇頭節點加入；

3)簇調整過程：網絡中的各個節點加入簇以后，使得每個簇的大小在與之間，允許至多有一個簇的大小小于；

4)拓撲維護：考慮到均衡單個節點與整個網絡能量的消耗，均衡網絡負載，組網一段時間后當某個簇頭節點k∈C(C是簇頭集合)的能量值少于能量閾值是能量閾值比例且隨著網絡的運行時間的增加而減小，E₀是節點的單位初始能量值)，要對簇頭節點按照公式(2)至(13)進行輪換：