[发明专利]基于Gabriel图的无线传感器网络的数据通信方法

权利要求书

1.一种基于Gabriel图的无线传感器网络的数据通信方法，针对无线传感器网络自组织的体系结构，采用概率路由方式实现数据通信，其特征在于，包括如下步骤：

(1)无线传感器网络WSNs中各节点以最大发射功率广播位置信息，并记录邻居节点信息，构造初始邻接表，形成网络最大功率拓扑MPG；

(2)根据最大功率拓扑MPG，利用Gabriel图构造算法，形成网络的Gabriel图拓扑；

(3)根据Gabriel图拓扑，形成数据通信拓扑结构：

(3a)节点i分别计算与Gabriel图拓扑下各邻居节点k间的距离，找出最大距离，并调整自身发射功率，使其通信半径与该最大距离一致，以降低通信干扰；

(3b)节点i在调整后的新通信半径下通过发送与应答查询消息，确认并找出链路非对称的邻居节点，并从邻接表中删除链路非对称的节点，得到链路对称的邻居节点集N(i)；

(3c)节点i分别计算自己和各邻居节点k到汇聚节点sink的距离，选出那些距离汇聚节点sink比自己近的节点作为自身候选节点集C(i)；

(3d)重复步骤(3a)-(3c)，直到网络中所有节点i都得到了邻居节点集N(i)和候选节点集C(i)，从而形成网络的数据通信拓扑；

(4)在数据通信拓扑上，需要发送数据的节点将收集到的数据通过多跳的方式传输到汇聚节点sink：

(4a)需要发送数据的节点u，按照轮盘赌选择方法从自身候选节点集C(u)中选择下一跳节点j；

(4b)需要发送数据的节点u，广播信标消息告知邻居节点它所选出的下一跳节点是j，各邻居节点收到该消息后，下一跳节点j外的邻居节点均采取休眠或短暂休眠操作；

(4c)需要发送数据的节点u发送数据到下一跳节点j；

(4d)下一跳节点j收到数据后成为新的发送数据节点，再重复步骤(4a)-(4c)，直到数据传输到汇聚节点sink；

(5)当某节点自身剩余能量不足以完成一次数据收发时，称该节点死亡；当发生节点死亡或移动导致上述拓扑发生变化时，根据死亡或移动节点的位置信息，及时地维护网络数据通信拓扑。

2.根据权利要求1所述基于Gabriel图的无线传感器网络的数据通信方法，其特征在于，步骤(2)所述的根据最大功率拓扑MPG，利用Gabriel图构造算法，形成网络的Gabriel图拓扑，按如下步骤进行：

(2a)节点i根据自己和邻居节点k的位置信息，计算以i和k二者连线为直径的圆的圆心位置以及半径；

(2b)节点i计算上述圆心到其它邻居节点的距离，并判断该距离是否小于上述半径，若小于则从邻接表中删除该邻居节点；

(2c)重复步骤(2a)-(2b)，直到节点i对所有邻居节点k都进行了上述操作后，即完成了邻居节点集的更新；

(2d)重复步骤(2c)，直到网络中所有节点都进行了上述操作并更新了邻居节点集，如此便形成了网络的Gabriel图拓扑。