[发明专利]一种用于异构传感器网络的节点调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的节点休眠的方法,属于异构传感器网络中节点调度的领域,特别涉及一种以覆盖率作为优化目标，采用分而治之的基于网格划分的节点分类调度算法。

背景技术

近些年来，随着微电子技术、计算技术、无线通信和低功耗多功能传感器等技术迅速发展，出现了一种新型的网络----无线传感器网络。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量廉价的微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成的一个多跳的自组织的动态性网络。

传感器节点主要依靠自身来进行供电，但由于传感器节点体积微小，电池能量有限且难以补充和更换。此外，由于无线传感器网络的节点规模庞大，分布密集，分散范围广，工作周期长，对传感器网络的维护和电池补充工作难以实现。因此，对于无线传感器网络来说，如何通过减少节点的能量损耗，平衡网络的能量负载，将网络资源分配最优化，从而最大化整个网络的生存期的问题十分重要。

如何在不影响网络的性能的情况下延长整个网络的生存期，通常使用的方法是通过不同的算法对节点进行分组调度，让一部分节点进入休眠状态，从而减少能量消耗，达到提高服务质量并延长网络寿命的目的。

节点调度算法的设计应充分考虑具体应用的具体要求，针对不同的覆盖要求，做出相应的解决方案。同时考虑传感器网络节点资源受限，尤其是能量受限的特点，在设计节点调度策略时应该考虑以下特性：

（1）低开销：在一个调度时间片内，调度的时间要占相对较小的比例，节点调度的复杂度也要尽量地低，调度策略带来的额外的通信和计算开销要尽量低，尽可能减少节点的能耗；

（2）能量均衡性：在传感器网络中，部分区域通信或计算频率较快，节点的能量消耗较快，节点因能量耗尽而失效，这会造成感知覆盖的空洞，并影响通信网络的连通性。因此，节点调度策略要考虑节点负载的平衡，最优化网络资源分配。

（3）健壮性：传感器网络通常布置在户外，受环境条件影响较大，节点失效是常见的现象。传感器网络的节点调度策略要考虑无法预料的意外导致的节点失效，尽量保证在网络发生意外时能够保持正常工作。

（4）可扩展性。无线传感器网络经常由于新节点的加入或旧节点的失效而造成网络的拓扑变化，节点数量也会随着应用的需求而发生变化，因此，节点策略应能够适应网络频繁的变化，具有一定的可扩展性。

（5）分布式实现，传感器网络中的节点可以完全独立地或者仅通过与邻近节点的局部通信，决定其是否休眠；与集中式的策略相比，分布式的调度策略更易于实现，对网络部署密度变化有较好的适应性和可扩展性。

这些问题的解决能够使整个传感器网络以最小的能量代价来监测目标，从而达到延长网络生存期的目的。

无线传感器网络根据节点传感半径是否相同可以分为同构网络和异构网络。

目前，对于无线传感器网络节点调度算法的研究大多数都集中在同构的网络上，通常只研究单一节点类型的传感器网络，而在实际的传感器应用中，由于监测区域的形状和实际医疗环境等条件的限制，异构网络往往能取得更好的监测效果。所以本专利主要介绍了一种异构传感器网络中节点调度的方法。

发明内容

  技术问题：本发明的目的是提出一种用于异构传感器网络的节点调度方法

，从而有效地延长网络的生命周期，均衡网络中的覆盖率。

技术方案：本发明的用于异构传感器网络的节点调度方法为：在异构的传感器网络中，假设共有n个节点，半径类型有r种，分别为                                                、……，每种半径的个数一样，根据上式可知，异构传感器网络中满足  ，其中k为分组个数，a、b为指定监测的长方形区域的长和宽，为指定的覆盖率；

则满足条件的分组数为；

将整个指定的目标区域划分为许多个小的网格区域，由前文可知网络划分的数目由节点总数n和分组数k值所决定，根据计算可知网格数目为；因此，在x，y轴方向上以间距对目标区域进行网格划分；

对每个网格中的节点进行分组，节点分组的具体步骤如下：

1) 对目标区域进行网格划分，网格数；

2) 对于每个网格区域，依次遍历查找其中的每个传感器节点，设置计数器count=1；

3) 将查找到的节点分别分配到第count组，并将count加1；