[发明专利]一种随机多SINK模式下的异构网络构建方法

说明书

本发明公开了一种随机多SINK模式下的异构网络构建方法，属于无线传感器技术领域。所述方法在构建无线传感网络中，异构节点以自身能量、可达节点集、平均邻居节点距离以及距离集作为簇首选举标准，以距离集为调整参考值动态调整簇半径，实现簇内能量优化；以簇首单次中转损耗的能量为门限，综合考虑自身能量以及多Sink模式下距离信号集的影响，择优构建最佳网络拓扑结构；同时缩短了簇内单跳的通信距离；簇半径动态调整策略保证了簇的物理大小随位置的变化而变化，减小簇内数据收集时对簇首节点的负荷；簇间通过寻找多Sink模式下的最优通信路径，保证网络连通性的同时减缓簇首节点的能量消耗，避免部分簇首节点提前死亡。

技术领域

本发明涉及一种随机多SINK模式下的异构网络构建方法，属于无线传感器技术领域。

背景技术

无线传感网WSN(Wireless Sensor Networks)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器节点。由于传感器节点的电池能量有限，因此无线传感网的生命周期是评价网络性能的一个主要指标，而传感器节点能量的利用效率与网络的生命周期息息相关。

而为了提高传感器节点能量的利用效率，需要对网络中的节点进行分簇，所谓分簇，就是将WSN的节点划分为许多组(称为簇)，每个簇由一个簇头节点和成员节点组成，成员节点感知收集数据并发送给簇头节点，簇头节点对数据进行融合发送给Sink节点，Sink节点指汇聚结点，主要负责传感器网与外网的连接，可看作网关节点。

分布式网络中，簇架构的组建以及路由的合理搭建使网络更具节能优势，将节能理念贯穿网络的分簇组网与数据传输过程，对无法进行能量补给的无线传感网络更加具有普适性。

现有技术中主要从三个方面进行网络性能优化：簇首选举优化、最优路径搭建以及增加 Sink节点数量，但以上方法多针对于单一元素异构(能量或者半径)的普通网络，或者增加固定规范放置Sink节点(即在监测区域的几何中心处增加放置Sink节点)的多Sink网络，而实际网络场景很难达到理想的场景，这就使网络异构化与多Sink节点配置研究应面向随机特性展开。

发明内容

为了解决目前存在的无线传感网中分簇及路由过程中节点能量利用率较低、网络能耗不均衡以及网络的生命周期较短等问题，面向多Sink模式下的具有随机异构性能的传感器网络，本发明提供了一种随机多SINK模式下的异构网络构建方法，所述方法在构建随机多 SINK模式下的异构网络时，根据节点μ_i自身能量、节点μ_i的可达节点集T_Nei(μ_i,r_i)、节点μ_i的平均邻居节点距离d_ave以及节点μ_i的距离集d_RSSI(μ_i,sink_l)确定其是否当选为簇首节点；

所述随机多SINK模式下的异构网络包括N个具有异构特性的传感器节点μ＝ {μ_i(x_i,y_i)|i＝1,2，...,N}和M个Sink节点N个传感器节点和M个Sink节点均部署于边长为L的矩形监测区域I＝L×L内；(x_i，y_i)为节点μ_i的坐标位置信息；为Sink节点sink_l的坐标位置信息；

节点μ初始情况下具有异构半径r＝{r_i|i＝1，2，...，N}和异构能量E＝{E_i|i＝1，2，...,N}。

可选的，所述节点μ_i在其通信范围内关于r_i的可达节点集T_Nei(μ_i，r_i)为：