[发明专利]一种无线传感器网络非均匀分簇节点调度方法

摘要

本发明公开了一种无线传感器网络非均匀分簇节点调度方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、非均匀分簇簇首的选举以及完成非均匀分簇；步骤2、在步骤1完成非均匀的分簇后，在簇内查找冗余节点，并关闭冗余节点使冗余节点进入休眠状态；步骤3、在完成步骤2冗余节点的调度休眠后，活动节点进入稳定工作状态；步骤4、在步骤3中活动节点工作完成之后，对簇内节点角色与状态进行调整；步骤5、在步骤4的节点角色与状态调整完之后，将循环执行步骤3、步骤4，直至所有节点能量消耗完。本发明一种无线传感器网络非均匀分簇节点调度方法，将非均匀分簇与冗余节点调度相结合，使得各节点的能量消耗比较均衡，有效的延长了网络的生命周期。

主权项

1.一种无线传感器网络非均匀分簇节点调度方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、非均匀分簇簇首的选举以及完成非均匀分簇，具体步骤为：距离汇聚节点近的簇首消耗的能量较少，远离汇聚节点的簇首消耗的能量较多，因此越远离汇聚节点形成的簇要越小，以平衡簇间较大的通信消耗；首轮所有节点参与簇首的竞选，平衡所有节点的能耗；为了使越远离汇聚节点形成的簇越小，给每个竞选簇首节点设置一个竞争半径Rcompete，Rcompete是节点距离汇聚点距离与所在区域节点密度的函数；每个竞选簇首节点竞争半径Ni.Rcompete的公式为：其中，其中dmax和dmin分别代表网络中的节点到汇聚点的最大距离和最小距离；c是用于控制取值范围的参数，在0～1之间取值；ρ是节点所在区域的密度因子；d(Ni，BS)是传感器节点到汇聚节点的距离；Ni是网络中任一节点；i是网络区域中任意传感器节点的标号；Rset是预先设定最大竞争半径；Nnei(i)是邻居节点数；Nall是整个网络中存活节点数；步骤2、在步骤1完成非均匀的分簇后，在簇内查找冗余节点，并关闭冗余节点使冗余节点进入休眠状态，具体实施过程为：将簇内节点按能量从小到大排序，并将节点的ID依次存储在名为clusterNodes的集合中，集合中每个元素都存在一个index标记，在判断冗余节点时，簇首通过index+1的大小给簇内节点分配时序，节点每次都从能量最小的节点开始判断是否为冗余节点，若为冗余节点，则此节点立即进入睡眠状态，并发送一个休眠消息给其感知节点，避免了相邻的两个节点同时休眠而出现的监测空洞现象，同时启动一个睡眠计时器Tsleep保证在下一轮开始时处于活动状态；所述判断冗余节点的判断方法为：节点检测监测半径R内是否存在4个或4个以上的非簇首节点，这些节点称为Ni的感知节点，如果存在至少4个感知节点按逆时针顺序相邻节点间的夹角同时满足60°～120°，则该节点冗余，此时它的活动状态转为休眠状态；步骤3、在完成步骤2冗余节点的调度休眠后，活动节点进入稳定工作状态；步骤4、在步骤3中活动节点工作完成之后，对簇内节点角色与状态进行调整；步骤5、在步骤4的节点角色与状态调整完之后，将循环执行步骤3、步骤4，直至所有节点能量消耗完；在所述簇首竞选过程中，若候选簇首Ni宣布其竞选获胜，则在Ni的竞争半径Ni.Rcompete内的所有候选簇首均不能成为最终簇首，需要退出竞选过程，并且加入Ni成为Ni的簇内成员，均成为普通节点，同时这些节点加入最终簇首Ni，形成一个以Ni为簇首，Ni的竞争半径内的其他候选簇首为簇内普通成员的一个簇；所述步骤3的具体实施过程为：簇内节点采集监测区域内的信息，在自己传输数据的时序内采用CSMA MAC协议向其簇首发送数据；簇首节点接收来自簇内各个节点的信息，将其融合后以单跳方式发送给汇聚点。