[發明專利]異構融合用電信息采集網絡中的節點鏈路調度方法

有效

• 申請號: 201610071584.0
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105722174B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 李寧;林大朋;張夕紅;王偉鵬;何曉蓉;王新剛;童光華;王剛
• 申請（專利權）人: 國網新疆電力公司電力科學研究院;國家電網公司;深圳市國電科技通信有限公司
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W40/20;H04W40/24
• 代理公司: 深圳市中聯專利代理有限公司 44274
• 代理人: 李俊

本發明公開了一種異構融合用電信息采集網絡中的節點鏈路調度方法，根據網絡區域中節點的能量消耗確定網絡區域的最佳分簇數目，在所述網絡區域中選取若干個簇首節點，當簇首節點的數目小于等于最佳分簇數目時，根據最小距離準則將所述網絡區域中的從節點加入到匹配的分簇中；根據能量消耗均衡準則確定每個分簇中從節點的通信模式，最后所述從節點根據通信模式進行數據傳輸。本發明通過采用混合通信方式，實現了異構融合網絡區域中能耗均衡。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及一種異構融合用電信息采集網絡中的節點鏈路調度方法。

背景技術

在智能電網的大背景下，用電信息采集系統肩負著用電信息自動采集、高效共享和實時監控的重要任務，是智能用電服務體系的重要基礎和用戶用電信息的重要來源。在用電信息采集系統中的本地通信網絡具有節點多，應用場景復雜的特點。傳感器網絡具有低功耗、低成本、抗干擾性強、高靈活性、建設周期短等優勢，已經廣泛應用于用電信息采集系統。本發明考慮采用靈活性較強的無線傳感器網絡組成本地網絡，在Sink節部署集中器，在源節點處部署采集器。無線采集器是異構的微功率無線設備，其異構性體現在采集器的感知能力，通信能力和能量等。因此可以將用電信息采集系統的本地通信網絡看作異構的無線傳感器網絡。由于傳感器節點是能量受限的，無線通信的過程是能量消耗的主要環節，網絡中不可避免的存在不同的傳感器節點之間能量消耗不均衡的問題，由此導致傳感節點覆蓋范圍減小或整個網絡癱瘓。Y.Qian等人在“Prolonging?the?lifetime?of?wirelesssensor?network?via?multi?hop?clustering”中采用多跳方式，從整個網絡的能量消耗為出發點來延長網絡的生命周期。徐順杰和劉志分別在“基于地理位置的無線傳感器網絡分簇路由協議研究”和“基于分環多跳的無線傳感網分簇路由算法”中將監測區域分成若干虛擬網格或者環，利用非均勻分簇的思想解決網絡中節點能耗不均衡的問題。孫毅等人在“面向用電信息采集的WSN非均勻分簇多跳路由算法”提出一種面向用電信息采集的WSN非均勻分簇多跳路由算法，將網絡分為虛擬塊，并在簇頭路由時考慮節點位置和剩余能量的影響，解決了同構無線傳感器網絡中的“熱區”問題。

現有的技術無法解決異構融合用電信息采集網絡場景中的節點能量消耗不均衡的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種異構融合用電信息采集網絡中的節點鏈路調度方法。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明實施例提供一種異構融合用電信息采集網絡中的節點鏈路調度方法，該方法為：根據網絡區域中節點的能量消耗確定網絡區域的最佳分簇數目，在所述網絡區域中選取若干個簇首節點，當簇首節點的數目小于等于最佳分簇數目時，根據最小距離準則將所述網絡區域中的從節點加入到匹配的分簇中；根據能量消耗均衡準則確定每個分簇中從節點的通信模式，最后所述從節點根據通信模式進行數據傳輸。

上述方案中，該方法還包括：當簇首節點的數目大于最佳分簇數目時，將距離最近的兩個簇首節點中能量大的一個選為簇首節點，另外一個成為從節點，直至簇首節點的數目等于最佳分簇數目。

上述方案中，所述從節點根據通信模式進行數據傳輸之后，該方法還包括：本輪數據傳輸完畢后，更新從節點的剩余能量，若網絡區域中還有存活節點，進行下一輪的網絡構建；否則，所述網絡區域的生命周期結束。

上述方案中，所述網絡區域分成m個分簇，每個分簇中有且僅有一個簇首節點，其余為從節點，所述簇首節點收集該分簇內信息，融合數據并把數據直接發送給Sink節點，所述從節點與簇首節點通信采用單跳模式或者多跳模式。

上述方案中，所述根據網絡區域中節點的能量消耗確定網絡區域的最佳分簇數目，具體通過以下步驟實現：

步驟1.1，分析簇中從節點的能量消耗，在網絡生命周期T內，一個分簇中的從節點的所有能量消耗為：