[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于有损链路状态预测的无线传感网拓扑构建方法，其特征在于：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，以判断链路的优劣性；所述RSSI和SNR值的计算方式如下：SNR＝Pt‑PL(d)‑Pn  (2)其中RSSI_uv(t)表示在t时刻节点u到节点v的RSSI值，是一个由节点发射功率和天线增益决定的常量，η为衰减常数，d_uv表示节点u和v之间的距离，X_uv(t)为一个不确定因子；P_t表示节点发射功率，PL(d)为传输过程中路径损耗，P_n表示噪声功率；2)，将链路质量指示LQI作为链路质量的评估标准，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，将较优节点选择作为活动节点；所述模糊数学方法通过结合各对象评价指标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，表示模糊运算符；对矩阵进行定量处理，即进行数学运算，假设一个关于评语的分数向量D＝(d1d2...dn)，对每一对象进行量化计算，计算方法如下：3)，各小区域构建拓扑完成之后整个网络启动整体组网机制，构建网络生成树；在该过程中，小区域内离sink节点最近的active节点将会在其通信范围内广播消息，判断其是否能与sink节点直接通信；若sink节点在其通信范围内，则该节点将与sink节点相连；反之，该区域内的active节点则会通过最短路径方法在其相邻小区域内寻找与其距离最近的active节点相连。