[发明专利]一种无线传感网络功耗智能分配方法及无线传感网络

说明书

技术领域

本发明涉及电力无线传感网络技术领域，具体地，涉及一种无线传感网络功耗智能分配方法及无线传感网络。

背景技术

在电力应用中，无线传感网普遍采用分簇路由协议LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy，低功耗自适应集簇分层型协议)，即网络中存在一个汇聚节点或骨干节点，若干终端节点。终端节点通过多跳路径将信息汇聚到骨干节点。汇聚节点一般有持续稳定电源供电，但是终端节点根据安装位置的不同，部分终端节点具备有源电源供电，部分终端节点只能采用电池或太阳能等非持续电源供电，而且部分终端节点在电源耗尽后难以更换新的电源(如安装在电力线路或电缆接头的节点)。因此，在制定路由策略时，一方面需要考虑网络路由的低功耗，需要寻找整体功耗最小的路径，减少网络消耗的总能量；另一方面需要考虑节点能源消耗因素，使能量较高的节点能够更频繁的参与网络数据的转发，能量较低的节点尽量少的参与网络路由，延长网络寿命。

现有技术中至少存在如下问题：

(1)传统的无线传感网路由策略通常按照功耗低、延迟小等评价指标寻找最优路径，很少考虑能量消耗因素；部分网络以链路的最低功耗为评价指标、部分网络以最短路径或最小跳数为评价指标，但是对节点的能量问题都考虑不足，最终因节点能量耗尽而导致网络死亡。

(2)部分考虑能量消耗的路由协议采用能量均衡的路由机制，尽量让网络中所有节点消耗的能量平均化，即让它们剩余的能量尽量一样多，从而使节点和网络寿命延长。这类路由将网络中所有的节点都看成同等重要，避免能量较低的节点，优点是减少了低能量节点的使用，网络能量达到均衡的效果，但是路径可能会“绕弯”，导致整个网络功耗又比较大。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中无线传感网现有路由策略对能量消耗考虑不足的缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种无线传感网络功耗智能分配方法。

本发明实施例提供一种无线传感网络功耗智能分配方法，包括：通过簇头节点选举评价函数在待评价节点中选择簇头节点，所述簇头节点选举评价函数的影响因子包括所述待评价节点的能量消耗；终端节点通过单跳连接到选择出的所述簇头节点；所述簇头节点通过多跳路径连接到汇聚节点，所述多跳路径至少包括一条主路径和一条副路径。

在上述技术方案中，所述簇头节点选举评价函数为：

P`(n)=P1-P×[Rmod(1/P)]×EnEinit;]]>

其中，P表示节点当选为簇头节点的初始概率，R表示节点之前没有当选为簇头节点的轮数，E_init表示待评价节点的初始能量，E_n表示待评价节点的剩余能量。

在上述技术方案中，所述通过簇头节点选举评价函数在待评价节点中选择簇头节点，包括：统计待评价节点的初始能量和剩余能量；根据所述簇头节点选举评价函数确定阈值P`(n)；随机产生0-1之间的随机数；判断所述阈值P`(n)是否大于所述随机数；当所述阈值P`(n)大于所述随机数时，确定所述待评价节点为簇头节点。

在上述技术方案中，所述簇头节点通过多跳路径连接到汇聚节点，所述多跳路径至少包括一条主路径和一条副路径，包括：

根据一阶无线通信能耗模型与潜在下一跳节点的剩余能量获取多跳路径，所述多跳路径至少包括两条路径：一条主路径和一条副路径；

当主路径节点负荷过重时，通过所述副路径节点连接到下一跳节点。

本发明是为了克服现有技术中无线传感网现有路由策略对能量消耗考虑不足的缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种无线传感网络。