[发明专利]一种提高分簇网络中传输可靠性的两级选择协作方法

说明书

本发明涉及一种提高分簇网络中传输可靠性的两级选择协作方法，属于协作通信的技术领域。该方法包括：S1：选择簇头并按顺序为其编号；计算除簇头外的节点到各个簇头的信道质量和距离，选择离自己距离近、信道质量好的簇头，加入该簇；整个网络被分成若干个大小不等的簇；S2：两级选择协作传输。本发明在分簇网络中将信道质量考虑进簇头选择中，减少了剩余能量较高但信道质量较差的节点成为簇头而引起的系统中断概率的提升；同时，通过两级选择协作传输，增强了网络中数据传输的可靠性。

技术领域

本发明属于协作通信的技术领域，涉及分簇网络中一种提高传输可靠性的两级选择协作方法。

背景技术

在无线传感器网络中，能量效率和数据传输可靠性是其关注的两大焦点。由电池供电的无线传感器网络节点，能量非常有限，且更换电池不方便，能量不能及时得到补充，故节能和提高能量效率能有效延长网络的生命周期。在大规模网络中，对网络中的节点进行分簇，采用分簇分层传输是节省能量、提高能效的常见方法。而在绝大多数分簇无线传感网中，现有的文献只关注网络的能量消耗，而对网络的传输可靠性研究较少。在无线传感器网络中，节点配置简单，无法实施复杂的传输方法来提高传输可靠性，因此，亟需根据网络特点，采用低复杂度、易实施的协作方法来提高数据传输可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高分簇网络中传输可靠性的两级选择协作方法，在关注能量效率、延长网络生命周期的同时，实施两级选择协作方法来提高网络数据传输的可靠性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提高分簇网络中传输可靠性的两级选择协作方法，具体包括以下步骤：

S1：成簇：每轮数据传输前，网络中各节点按照一定的规则竞争簇头，竞选成功的节点当选为簇头，按簇头顺序为其编号；簇头建立后，除簇头外的每个节点计算自己到各个簇头的信道质量和距离，选择离自己距离近、信道质量好的簇头，加入该簇头所在簇；成簇完成后，整个网络被分成若干个大小不等的簇；

S2：两级选择协作传输：分簇完成后，各簇按簇序号依次实施一级簇内选择协作传输；各簇中的成员按照自身的标号依次将数据传输到簇头，若传输不成功，则在簇内实施选择协作；所有节点均完成自身到簇头的数据传输后，进行二级簇间选择协作传输；各簇头将自身数据和此轮接收到的簇成员数据进行融合，一起发往基站；若传输不成功，则在簇间实施选择协作，由其他簇头协作其转发数据到基站。

进一步，所述步骤S1中，簇头的选择规则为：综合考虑节点的剩余能量和节点到基站的信道值，使得剩余能量多、信道质量好的节点有更大概率成为簇头；同时，在一个周期内，当选过簇头的节点不再参与簇头的竞争，直至所有节点都当选过簇头，该周期结束；在下一个周期开始后，所有节点重新开始竞争簇头。

进一步，所述步骤S1中，簇头的选择规则具体包括以下步骤：

(1)节点n当选为簇头的概率阀值T(n)的计算公式为：

其中，Q＝E_n/E_n0，表示节点n的剩余能量与初始能量的比值；λ表示节点n到基站的信道质量，k表示总的簇头个数；N表示网络中的节点总数；r表示在当前周期中节点n未当选簇头的轮数；a、b分别表示能量比率和信道质量所占的权重，a＞0，b＞0；若系统在簇头选择时，更关注节点的能量比率，则a取较大值，b取较小的值；若更关注传输可靠性，则a选较小的值，b取较大的值；集合G表示在本周期中未当选过簇头的集合，若在本周期中，n已经当选过簇头，则从集合G中去除，其当选簇头的概率为0，直到下一个周期到来，其才能重新竞选簇头；

(2)节点n产生随机数x，若x＞T(n)，则n当选为簇头，并从集合G中退出；否则仍留在G中，在下一轮再次参与簇头竞争。