[發明專利]無線傳感器網絡均衡簇首節點能量的方法

在審

• 申請號: 202210730663.3
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN115150915A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 漆青松;傅健康;林雄生
• 申請（專利權）人: 廣東科創智水科技有限公司
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W40/32;H04W84/18;H04W40/02
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 吳成開;徐勛夫

本發明無線傳感器網絡均衡簇首節點能量的方法，在無線傳感器網絡的節點在成簇前進行簇首節點初選時，使用了信息年齡AoI來丟棄新鮮度低的選舉消息，然后以距離簇首節點若干跳為限制條件篩選出節點成簇，經過K輪數據發送/接收后，由于每個簇成員節點處理的數據量不盡相同，從而導致每個節點的剩余能量不等，其中，簇首節點的能耗最為嚴重，為了均衡所有節點的能量，每隔一段時間更新簇首節點，由當前簇首節點通過獲取簇成員節點處理過的數據量，通過廣播直接指派其中處理過的數據量最小的簇成員節點為新的簇首節點，從而不僅均衡了所有節點的能量，還能將簇首節點選舉過程的能耗最小化，達到延長無線傳感器網絡壽命的目的。

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡領域，尤其是基于信息年齡AoI(Age ofInformation)和能耗均衡的無線傳感器網絡均衡簇首節點能量的方法。

背景技術

受自給供電方式的限制，降低無線傳感器節點的能耗對于延長節點壽命、維持網絡拓撲和延長無線傳感器網絡壽命等方面起著非常重要的作用。無線傳感器網絡中，節點分布在不同的簇中。根據所起的作用，節點又可以分類為簇首節點和簇成員節點，其中，簇成員節點將收集到的數據轉發給簇首節點，簇首節點對簇成員節點轉發來的數據進行收集和融合處理后轉發給基站。由于簇首節點需要對簇成員節點轉發來的數據進行收集和融合處理后轉發給基站，從而導致簇首節點的能量消耗是整個簇中最為嚴重的。因此，簇首節點的能耗均衡對于延長無線傳感器網絡壽命是至關重要的。

發明內容

本發明的目的在于提供基于信息年齡AoI和能耗均衡的無線傳感器網絡均衡簇首節點能量的方法，達到延長無線傳感器網絡壽命的目的，并且，通過考慮節點處理過的數據量來評估節點能耗，避免了使用復雜度過高的剩余能量評估方式在估算剩余能量過程中帶來的能耗。

本發明無線傳感器網絡均衡簇首節點能量的方法，包括簇首節點的初選和成簇、數據處理階段和指派新簇首節點幾個步驟，具體為：

步驟10、簇首節點的初選和成簇

配置Election報文和每個節點內部的Source_ID_Hop表；

無線傳感器網絡節點成簇前進行簇首節點初選時，節點使用信息年齡AoI來丟棄新鮮度低的選舉消息，以距離簇首節點若干跳數為限制條件篩選出簇成員節點成簇，即初始狀態時，簇首節點的初選遵循最小ID地址優先的準則，通過比較無線傳感器網絡中周期性出現的Election報文中“Source Node ID”來確定簇首節點；

簇首節點廣播SYN報文，進行簇信息宣告，收到該報文的節點自動加入該簇；

成簇后，簇中所有節點進入數據處理階段；

步驟20、數據處理階段

簇首節點每次在指派時隙時考慮每個簇成員節點已經發送/接收的數據量，并通過周期性發送TS_schedule調度報文對簇成員節點發送/接收數據的時間進行控制；

所述簇成員節點在簇首節點指派的時隙中進行發送/接收數據后，立即向簇首節點發送Data_Complete報文，然后進入休眠狀態，在下一個TS_schedule調度報文到來前蘇醒；

步驟30、指派新簇首節點

經過K輪的數據發送/接收后，當前簇首節點通過簇成員節點上報的Data_complete報文，獲取簇成員節點處理過的數據量，通過廣播ClusterHeader_assign報文直接指派其中處理過的數據量最小的簇成員節點為新的簇首節點；新的簇首節點產生后，返回步驟2，馬上廣播TS_schedule調度報文進入新一輪的數據處理階段。

所述若干跳數限定值為2跳。

所述Election報文至少包括：

該Election報文是否用于簇首節點的初次選舉的標志位；