[发明专利]栅格网络中关键sink节点个数的估计方法

说明书

本发明公开了一种栅格网络中关键sink节点个数的估计方法,主要解决现有技术未充分考虑节点间通信能耗导致关键sink节点个数估计精度低的问题，其实现的步骤是：(1)搭建栅格网络；(2)建立网络能耗模型；(3)计算每个关键sink节点的网络寿命；(4)计算栅格网络成本；(5)获取网络寿命成本比；(6)估计栅格网络中关键sink节点个数。本发明通过建立网络能耗模型，降低网络能耗，延长网络寿命，在栅格网络寿命成本比最大的情况下估计出关键sink节点的个数。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线传感器技术领域中的一种栅格网络中关键sink节点个数的估计方法。本发明可用于无线传感器WSN(Wireless SensorNetwork)网络中已部署好节点的栅格网络，根据栅格网络的能耗确定关键sink节点个数，使得网络寿命和网络成本之间达到一个平衡的最优效果，提高网络性能。

背景技术

在大规模无线传感器WSN(Wireless Sensor Network)网络环境下，基于低功耗自适应集群型分层协议LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)的WSN网络节点分簇技术也仅研究了传感器网络中的簇头节点数量的变化对网络寿命的影响，而专门针对关键sink节点个数在无线传感器网络中的应用还不多。

刘强等人在其发表的论文“无线传感器网络中多sink节点优化部署方法”(《计算机应用》2011,31(9):2313-2316)中提出了一种栅格网络节点部署中关键sink节点个数估计方法。该方法的具体步骤是，第一步：搭建网络环境，假设网络结构为栅格结构，多个关键sink节点在网络中均匀分布，关键sink节点无重合且所有关键节点死亡时间一致；第二步：构建网络能量模型；第三步：根据能量模型获得网络寿命的理论公式；第四步：构建网络代价函数；第五步：推导出网络寿命成本比公式，估计网络中最优的关键sink节点个数。该方法虽然克服了现有技术存在的运算量小、网络结构复杂等问题，但该方法仍然存在的不足之处是：未充分考虑节点间的通信能耗，导致关键sink节点个数增多。

任炬在其申请的专利文献“一种新型分簇无线传感器网络寿命最大化的节点部署方法”(申请号：CN201310296482.5；申请公布号：CN103391555A)中公开了一种分簇无线传感器网络寿命最大化的节点部署方法。该方法的具体步骤是，第一步：得到满足覆盖要求的最小密度均匀部署的分簇网络中不同区节点承担的数据量和能量消耗规律，并给出网络寿命的计算方法。第二步：通过不同区域的节点能耗函数，计算出了在部署节点数目一定的情况下，不同区域的节点部署密度曲线；第三步：依据不同区域的节点密度改变增加部署节点区域的簇头轮换频率，进一步优化网络中不同区域的节点部署密度，使网络寿命最大化。该方法虽然解决了未充分考虑节点间通信能耗的问题，但该方法仍然存在的不足之处是：网络节点结构单一，未充分考虑节点间通信能耗导致网络寿命下降，栅格网络中关键sink节点个数估计精度低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种栅格网络中关键sink节点个数的估计方法。

实现本发明目的的思路是，根据无线通信能耗在栅格网络中建立网络能耗模型，依据网络能耗模型求得每个关键sink节点的网络寿命，获得栅格网络中所有节点互相通信的成本，进而得到栅格网络寿命成本比，最后在栅格网络寿命成本比公式中输入栅格网络的数据，仿真得到栅格网络中拟部署的关键sink节点个数。

为实现上述目的，本发明的具体实施步骤如下：

(1)搭建栅格网络：

(1a)搭建一个9x9个节点的栅格网络，所有节点在栅格网络中均匀分布，栅格网络中每个关键sink节点与其它关键sink节点之间无重合，且所有关键sink节点死亡时间一致；

(1b)将每个关键sink节点的初始能量设置为100焦；

(2)建立网络能耗模型：