[发明专利]一种较少冗余链路的无线传感器网络组网方法

说明书

本发明公开了一种较少冗余链路的无线传感器网络组网方法，属于无线传感器网络技术应用领域。一般，无线传感器网络拓扑结构内互相邻近的传感器节点收集到的信息内容相近。各节点与邻居节点建立链路，所传信息不可避免地包含冗余性。本发明提出对于邻居节点数不少于5的节点，只在该节点和与其距离较远的部分邻居节点之间建立链路，而对于邻居节点数少于5的节点，则在该节点和其所有邻居节点之间建立链路。采用本发明所述的方法，可在保证无线传感器网络全局连通性的前提下，削减传递冗余信息的链路，减少平均节点度，抑制冗余信息，降低信息碰撞概率，并进而提升系统吞吐量。

技术领域

本发明公开了一种较少冗余链路的无线传感器网络组网方法，涉及无线传感器网络技术应用领域。

背景技术

伴随着无线通信(wireless communications)，微电机系统(micro-electro-mechanical systems, MEMS)，低功率电子器件(low power digital electronics)等领域步入成熟，微型传感器(micro-sensors)可利用价值显著提升，逐渐受到更多关注。均匀分布的传感器节点以既定机制组网，即构成无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)。在无线传感器网络中，各传感器节点感知外界信息，继而将收集的信息通过无线广播方式传送给与之建立无线链路连接的邻居节点或者基站。最终，所有信息均流向基站，由基站分析接收到的感知信息。

无线传感器网络拓扑结构，即各传感器节点的连接形式。若两个传感器节点之间建立链路，则这两个节点连通。若由当前无线传感器网络任意一个节点出发，能通过链路连通至其余每个节点，则此网络具备全局连通性。

现有技术中，无线传感器网络组网的相关专利如下：

“一种无线传感器网络静态分簇算法”（授权公告号CN 102497679A）文中以汇聚节点分簇，各轮簇首选出下轮簇首。

“基于分簇和Mesh相结合的无线传感器网络组网方法”（授权公告号CN101286911A）文中采用网格与分簇拓扑混合组网方式，骨干节点形成骨干网络，其余节点按分簇结构进行组网。

“基于无线传感器网络的系统组网方法”（授权公告号CN 101459979A）文中以基站作为第一簇层网络，继而构建后续各簇层，形成多跳网络。

现有技术中，无线传感器网络拓扑的相关专利如下：

“一种基于人工神经网络的无线传感器网络拓扑控制方法”（授权公告号CN102238705A）文中采用神经网络神经元阈值与节点剩余能量选择簇头，继而进行分簇与拓扑控制。

“一种无线传感器网络自适应拓扑控制方法”（授权公告号CN 102256327A）文中在整体建模上采用多层次元胞自动机方法，将部分关键节点抽象为智能体，以离散状态改变表示无线传感器网络拓扑结构，进行优化控制。

“基于LEACH-ANT算法的无线传感器网络拓扑控制方法”（授权公告号CN101835277A）文中将簇头划分为数据融合簇头与数据发送簇头，簇间传输时采用最优差蚁群算法选择最优路径。

上述6篇专利均致力于构建合理拓扑结构，继而减少网络开销，延长无线传感器网络寿命；但由于涉及智能算法决策，基站统一控制等限定条件，在实施过程中，组网时间较长，且并未削减传递冗余信息的低效链路。

一般，无线传感器网络拓扑结构内互相邻近的传感器节点收集到的信息内容相近。各节点与邻居节点建立链路，所传信息不可避免地包含冗余性。在无线传感器网络领域，通常以数据融合的方式来降低信息冗余，但此法并未减少低效链路数目。过多传递冗余信息的链路对整个网络仍非常不利，它们将降低网络运作效率，增加不必要的能耗开销，继而削弱无线传感器网络对感知区域的掌控能力，缩短网络寿命。

发明内容