[发明专利]一种异质无线网络传输节能预测模型的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感网络技术领域，具体是涉及一种异质无线网络传输节能预测模型的建模方法。

背景技术

无线传感网络是由几十个到上百个节点组成的，采用无线通信方式的多跳的移动型对等网络，无线传感网络是一个无孔不入的十分庞大的网络，涉及到人类日常生产和社会生产活动的所有领域，广泛应用在环境监测、工业控制、智能家居等方面，

近年来，无线传感网络有了很大的发展，然而功耗问题仍然是制约无线传输网络发展的重要因素，因此减少网络中的能源消耗、改善网络负载、延长网络生存时间成为衡量无线传感网络性能的主要参数。LEACH(低功耗自适应集簇分层型协议)是目前最流行的分布式聚类路由协议，LEACH协议利用簇的结构特点，通过簇首净重等算法，将与汇聚节点通信的能力消耗均摊到每个节点，以此延长整个系统的生存期，并且通过簇首的数据处理技术，减小发送到汇聚节点的数据量，实现了减少能耗的目的，然而LEACH协议未考虑优化簇头的数量，以及每一节点中均衡的能源消耗问题，因此如何优化簇头数量，实现节点能源消耗均衡成为探索高效节能网络的热点。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术中的存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种异质无线网络传输节能预测模型的建模方法。

技术方案：为达到上述目的，本发明所述的一种异质无线网络传输节能预测模型的建模方法，包括以下步骤：

S1.节点间的距离计算，通过节点i的传输能源来广播信息至其他节点，节点j探测接收信号强度，同时获取接收能源选取能源距离的梯度α，建立节点i和j之间的距离d_i,j；

S2.簇头选择，设置P_opt为最优簇头比例，计算影响簇头可能性的能源因素

S3.计算步骤S2中簇头节点与其他节点一次通信所需的平均能耗

S4.随机节点分布为泊松点，判断到达簇头的距离是否大于d₀,计算出聚类的一次数据传输的平均能耗进而得到影响簇头选择概率的通信成本因子

S5.根据能源因素通信成本因子和节点i成为簇头的概率P_i得到改善LEACH的阈值T(i)；

S6.能源消耗预测，根据节点距离和能源消耗，计算r-1回合中能源消耗Ej_r-1-comsume和剩余能源E_jr-prediction；

S7.通过步骤S6中的能源消耗Ej_r-1-comsume和剩余能源E_jr-prediction，得到能源消耗预测值。

其中，步骤S1中传输能源和接收能源的关系如下：

其中，K为常数，α依据传感网络运行的自然环境，其数值在1-6之间改变。

其中，影响簇头可能性的能源因素

其中，步骤S4中聚类的一次数据传输的平均能耗

其中，步骤S4中，理想情况下聚类的一次数据传输中平均能源消耗如下：

其中，步骤S4中，影响簇头选择概率的通信成本因子为

其中，所述LEACH的阈值T(i)为

其中，所述能源消耗预测值γ为

其中，E_jr-prediction为开始执行r-1回合时在r回合的初始阶段能预测出节点j剩余能源。

其中，所述剩余能源E_jr-prediction为

E_jr-prediction＝E_jr-1-E_jr-1-comsume，

其中，Ej_r-1-comsume为节点j′的通讯范围内的任何节点都能计算r-1回合中节点j的能源消耗，

上述技术方案可以看出，本发明的有益效果为：

(1)本发明所述的基于异质无线传感网络节能预测模型，使具有较高剩余能源的节点成为簇头，提高了较高剩余能源的节点成为簇头的概率。

(2)本发明所述的基于异质无线传感网络节能预测模型在聚类阶段减少了广播时的能源消耗、延长网络生存时间。

附图说明

图1为本发明异质无线网络传输节能预测模型的建模方法流程图；

图2为本发明基于整数多项的全同态加密算法的访问控制模型图；