[發明專利]一種多鏈型無線傳感器網絡節點的優化部署方法

有效

• 申請號: 201710152498.7
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN107027137B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 嚴錫君;刁宏志;于凡;潘曉陳;趙姍姍;范媛媛;朱亞東
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W28/02;H04W28/08;H04W84/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

本發明公開了一種多鏈型無線傳感器網絡節點的優化部署方法，將若干傳感器節點非均勻地部署在二維圓形監測區域內，將1個匯聚節點部署在該圓形監測區域的中心，且該匯聚節點與傳感器節點以不等間距的方式共同形成多鏈式結構；每條鏈上部署的傳感器節點數目相同，且匯聚節點與各條鏈上同層的傳感器節點的距離相等；在每條鏈上，越靠近匯聚節點，相鄰傳感器節點之間的間距就越小；每條鏈上的匯聚傳感器節點周期性采集數據，并通過多跳方式將數據傳輸至匯聚節點，鏈與鏈之間采用時分復用的方式進行數據傳輸。本發明結合鏈式拓撲和星型拓撲結構，采用不等間距的節點部署方法，提高了網絡生命周期，消除了鏈間通信干擾。

技術領域

本發明屬于無線傳感網技術領域，特別涉及了一種多鏈型無線傳感器網絡節點的優化部署方法。

背景技術

無線傳感器網絡是大量的傳感器節點通過自組織方式構成一種新型的無線網絡。由于無線傳感器網絡具有監測精度高、功耗低、成本低、覆蓋區域大、易于部署等顯著的優點，因而，無線傳感器網絡得到了廣泛而迅猛的發展。將無線傳感器網絡(WSN)的節點部署到特定區域，對某些環境數據進行監測和采集，可廣泛應用于環境監測、醫療監護、農業養殖和災難搶險等特殊領域，如何設計適合不同工程應用的WSN成為一大課題。

節點部署是無線傳感器網絡研究的一個重點問題。鏈式無線傳感器網絡和星型無線傳感器網絡是節點部署時兩種常見的是模型，鏈式網絡其監控區域近似于線段，適用于監控區域近似于鏈型的智能交通、礦井環境監測、油氣管道監測、鐵路車軌監測、橋梁監測等，星型網絡是一種單跳網絡，適用于小范圍的平面監測區域，比如糧倉，農業大棚等等，將這兩種拓撲結構結合在一起將有廣泛的應用前景。

目前現有的多鏈式拓撲結構一般都采用等間距的部署方法，存在“能量黑洞”的問題，可能會出現某些節點提前死亡，整個網絡生命周期受到很大的影響，并且其鏈與鏈之間一般都存在通信干擾，因此數據傳輸過程復雜，容易出現數據沖突等問題，因而，需要設計一種充分考慮網絡能耗均衡以及鏈間干擾控制的多鏈型結構，并充分考慮工程應用的特點，使其具有更強的實用性。

發明內容

為了解決上述背景技術提出的技術問題，本發明旨在提供一種多鏈型無線傳感器網絡節點的優化部署方法，結合鏈式拓撲和星型拓撲設計出多鏈式拓撲結構，并采用不等間距的節點部署方法，提高網絡生命周期，消除鏈間通信干擾。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：

一種多鏈型無線傳感器網絡節點的優化部署方法，將若干傳感器節點非均勻地部署在二維圓形監測區域內，將1個匯聚節點部署在該圓形監測區域的中心，且該匯聚節點與傳感器節點以不等間距的方式共同形成多鏈式結構；每條鏈上部署的傳感器節點數目相同，且匯聚節點與各條鏈上同層的傳感器節點的距離相等；在每條鏈上，越靠近匯聚節點，相鄰傳感器節點之間的間距就越??；每條鏈上的匯聚傳感器節點周期性采集數據，并通過多跳方式將數據傳輸至匯聚節點，鏈與鏈之間采用時分復用的方式進行數據傳輸。

進一步地，根據網絡的能耗和生命周期，確定每條鏈上部署的傳感器節點的最優數目和相鄰傳感器節點的最優距離。

進一步地，通過求解目標函數，確定每條鏈上部署的傳感器節點的最優數目和相鄰傳感器節點的最優距離：

s.t E_net(i)＝E_net(i+1)

d_i＝t_i+t_i+1，1≤i≤n-1