[发明专利]一种面向规则型带状无线传感器网络的寿命预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种面向带状无线传感器网络的寿命预测方法，这一方法主要用来解决规则型带状无线传感器网络的寿命预测问题。

背景技术

带状无线传感器网络在围界仿入侵、智能交通系统、河流/桥梁监控等方面具有广泛应用前景，最近正成为无线传感器网络快速发展的一个分支并正开始得到很多实际应用。带状无线传感器网络最主要的特点是网络部署呈带状、网络中的节点具有能量有限、数量大等特点。带状无线传感器网络的寿命预测是部署和维护这类网络的一个重要问题。目前尚未发现有关带状无线传感器网络寿命预测方法方面的报道。带状无线传感器网络可能呈现“一”字型、环型、多重环型等拓扑结构。一般来说，带状无线传感器网络结构下，“带”的长度较长，宽度很窄。带状传感器网络由传感器节点和汇聚节点(Sink)组成。

区段性带状网络存在两种情况：一种是传感带的两端各一个Sink，另一种是一端是Sink，另外一端是传感器节点。前一种情况下，传感带上的节点将选择邻近的Sink进行数据汇报，选择的方式由路由协议来定。后一种情况则所有的传感器节点向另一端上的Sink进行数据汇报。

区段性带状网络寿命是指：对于一段区段性带状网络，从当前时刻，到由于能量损耗而分裂成不相连的两段的持续时间，称做该段带状拓扑结构的寿命。

本发明设节点位置已知，节点位置的获知可以由GPS，或者基于测距的距离估计方法等。如何进行节点定位不在本发明讨论之列。

发明内容

本发明的目的是提出一种应用于不同形式的规则下部署的带状无线传感器网络的寿命预测方法，给出了具体算法。

本发明的技术方案包括以下步骤：

步骤1：网络中的每个传感器节点确定基于自己的割集；计算该割集在T时间内的能耗平均值；

步骤2：网络中每个节点(如x)独立计算自己所在割集的剩余寿命；

步骤3：确定带状网络的剩余寿命。

本发明提出的的寿命预测方法，易于实现，可以有效预测带状无线传感器网络的寿命，从而简化带状无线传感器网络管理。

附图说明

图1：线型规则带状无线传感器网络示意图。

图2：每位置多个传感器节点的线型规则带状无线传感器网络示意图。

图3：具有一定宽度的规则带状无线传感器网络(其中传感带的宽度大大小于节点传输半径)示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的说明。

本发明中假定网络中的每个节点由电池供电，并具备检测自己当前剩余电量的能力，具有最大传输半径、功率控制能力不限。传感网采集数据由传感器节点沿带状结构向Sink传送、带状网络具有较窄的宽度(即：带状网络宽度大大小于节点传输半径，如带状网宽度5米，节点最大传输半径30米)。对组网拓扑组网结构没有特殊要求。

本发明根据上述网络部署规则，结合上述节点能力要求，预测带状传感网的寿命。

带状网部署方式如图1、2、3所示。上述三图中，节点规则均匀地部署在一个传感带上，其中图1、图2为一条线。图3为一个“窄带”无线传感器网络，其中宽度L远远小于传感器节点传输半径。图1中每个位置布设一个节点、图2每个位置布设多个节点。图2中处在同一位置上的节点我们称其为同簇节点。图3中处在同列的节点，我们称其为同列节点。为了简化算法描述，我们称图1结构下，每列节点的个数为1。我们对Sink不同侧的节点列(或节点簇)单独进行编号，距离Sink远的节点列(或节点簇)编号越高，每次加1，距离最近的列编号为1。假定Sink为一个节点列(或节点簇)，其编号为0。如果一条传感带上存在多个Sink，那么某个传感器节点的列号由距离它近的Sink来决定。距离可以由跳数、能量等度量来决定，具体取决于相应的路由算法。本发明允许一定的节点位置误差，只要位置误差的范围小于相邻节点列(或节点簇)之间的距离。

本发明中规则型带状网寿命的确定主要是根据带状网络的各割集剩余运输能力及其单位时间内总能耗来确定，一条带状网的寿命由其寿命最短的割集决定。

本发明中用到的基于节点的局部网络割集的确定方法为：网络中每个节点根据其两跳范围内拓扑知识、带状网络拓扑特性，计算包含自己在内的带状网割集，计算过程中根据位置信息、距离Sink的远近信息，确定一个节点集合，从而使得带状网剩余节点不再连通。