[发明专利]一种生命期最优路由的启发式构造方法

权利要求书

1.一种生命期最优路由的启发式构造方法，其特征在于，所述生命期最优路由的启发式构造方法能够很好的应对以数据为中心的无线传感器网络中，发送数据给基站的传感器节点动态变化的情况；

本方法所采用的节点能量模型，考虑了在数据量不确定的情况下，节点用于接收、发送、以及空闲侦听的能量；通过构造能量高效的有向非循环图DAG，使网络中能量消耗更加均匀的分布于网络中所有的节点，最优化无线传感器网络的生命期；

所述生命期最优DAG构造表示如下：

Problem-MIP

maximize T

以上的建模方法中，网络中节点发送一个数据包所用的能量为e_t,侦听一次信道所用的能量为e_r，网络拓扑用一个连通图G(V,E)来表示，V表示所有节点的集合，包括汇聚节点s和所有传感器节点，E是网络中代表邻居关系的所有链接的集合；为了量化每个节点i的能量开销，假设每个采样周期内，其数据产生概率为p_i，它代表i向基站发送数据的概率，并且不同节点发送数据的概率满足独立同分布；B_i是此节点的最初的能量配置，用T代表用采样周期个数表征的网络生命期，对于每一个链接(i,j)，用d_ij表示在整个网络的生命期中，所有从节点i发送到节点j的总的数据包的数量；假设每个采样周期，对于DAG结构中的每条有向链接(i,p)，节点p将花费e_r的能量来对节点i进行空闲侦听；d_ji表示在整个网络的生命期中，所有从节点j发送到节点i的总的数据包的数量；z_ji表示节点i是否在每个采样周期内对节点j进行空闲侦听；

以上的建模方法为每一个变量d_ij搭配一个辅助的二进制0/1变量z_ij,来表示节点j是否在每个采样周期内对节点i进行空闲侦听；一个节点i给它的邻居节点j发送了数据包，那么z_ij＝1说明节点j将对节点i进行空闲侦听；否则d_ij＝0，说明节点j不用对节点i进行空闲侦听，所以z_ij＝0。

2.如权利要求1所述的生命期最优路由的启发式构造方法，其特征首先在于，所述生命期最优路由的启发式构造方法包括如下步骤：

(1)将原有连接图G(V,E)转换为流图

(2)在原连接图G(V,E)中，存在能够支撑网络进行T₀时间数据收集的DAG结构，当且仅当在流图中，从源节点w到汇聚节点s的最大流的值为∑_i∈V-{s}(e_r+e_t)p_iT₀,即就是最大流将使得流图中从源节点w出发的所有链接达到满载；

(3)在流图中采用启发式方法得出了给定T₀值的最大流；

(4)用二分法在流图中查找最优DAG：每个节点i的初始能量为B_i，数据产生概率为p_i，发送一个数据包所用的能量为e_t，每个节点把它收到的所有数据包发送出去，节点的生命期最大值为B_i/e_tp_i，网络生命期的最大值为[0,min B_i/e_tp_i]；在[0,B_i/e_tp_i]的范围内进行二分查找，逐步获得最大的生命期和相应的网络流。