[发明专利]一种基于有损链路状态预测的无线传感网拓扑构建方法

说明书

本发明涉及一种基于有损链路状态预测的无线传感器网络(WSNs)的拓扑构建方法，包括以下步骤：1)根据节点的随机均匀分布原理，将监测区域按照对角线分为四个小区域；2)节点选择过程采用模糊数学的方法，综合节点剩余能量和链路质量，对节点的性能优良进行判定并排列成降序表；3)各小区域构建拓扑完成之后，整个网络将启动整体组网机制，构建网络生成树。本发明能在WSNs环境下合理利用链路，提高整个网络的性能，延长网络的生命周期。

【技术领域】

本发明涉及一种无线传感网的构建方法，具体涉及一种基于有损链路状态预测的无线传感网拓扑构建方法，属于无线传感网技术领域。

【背景技术】

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是一个无线自组织网络，它由大量资源受限的传感器节点组成。基于WSNs的特性，可用较低的成本灵活地解决大量监测问题，尤其是一些危险区域的监测问题。节点在网络通信、数据处理等方面需要消耗大量能量，且节点能量不易得到及时补充。因此如何降低能耗，尽可能延长网络生存时间是WSNs急需解决的问题。而拓扑控制是解决此类问题的有效手段之一。

现有文献中通过对链路质量标准的分析和比较，基于路径损耗大小和网络收包率这一基础，提出一种通信链路损耗最小的分布式拓扑控制算法PLBD(A path-loss baseddistributed topology control algorithm)。Liu Y H等基于有损链路网络模型提出一种全分布式的拓扑控制算法CONREAP，该算法是依据可靠性理论提出的，即根据可靠性理论计算节点间链路的可靠性值和整体网络的可靠性值，判断构建的网络是否满足阈值要求。郝晓辰等基于路由代价函数和各路径的选择概率利用最小跳数转发策略提出代价均衡的路由选择算法CBLQ(Cost balanced routing algorithm based on link quality)。

上述文献提出的方法虽然在一定范围内解决节点能耗问题，合理地构建网络拓扑，延长网络生存时间，但仍存在较多问题，如未考虑链路可靠性和节点丢包率等；在簇头选取中，也未将簇头间距考虑在内；当簇内成员较多时，簇头将因负载过多而过早耗尽能量以及未考虑链路性能的预测以减少不必要的耗能。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的基于有损链路状态预测的无线传感网拓扑构建方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

【发明内容】

为解决上述技术问题，本发明的目的在于一种基于有损链路状态预测的无线传感网拓扑构建方法，其能在WSNs环境下合理利用链路，提高整个网络的性能，延长网络的生命周期。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于有损链路状态预测的无线传感网拓扑构建方法，其包括如下步骤：

1)，根据节点的随机均匀分布原理，将区域按照对角线分为四个小区域，每个小区域的节点数几乎相等；划分区域后，在各小区域内随机选择节点作为初始节点，广播消息互换信息，以获得其邻居节点当前能量值；迭代执行该过程，直至整个小区域节点均知道其邻居节点的信息，并从中选择能量值最高的节点作为区域中心节点，以此为起点选择网络拓扑路径，构建小区域内生成树；同时在传递消息过程中，计算节点间RSSI和SNR值，以判断链路优劣性；

2)，采用模糊数学方法综合节点剩余能量和链路质量进行节点选择，并对节点的性能优良进行判定并排列成降序表；所述模糊数学方法通过结合对象各评价指标1,2,...,n，作出最终评价，即模糊综合评判，用以表现对象的特性，其数学模型为：

式中A和B表示对象评价指标，C为其综合评判，ο表示模糊运算符；