[发明专利]基于能量和传输的无线传感器网络可靠性计算方法

摘要

本发明公开了一种精确评估无线传感器网络可靠性的方法，涉及无线传感器网络技术领域，针对利用基站划分网格进而分簇的无线传感器网络，结合节点工作内容以及感知、传输等能耗特征计算其瞬时可靠性。首先根据应用要求，计算节点正常工作且发送的数据成功传输到簇头的概率，其次利用簇内节点传输到簇头的数据数目和簇头节点的能耗模型计算出簇头节点在某一时刻的工作能力，最后根据簇间的路由方式，采用分解算法计算最终网络中数据到达sink节点的概率，即网络整体的可靠性。充分考虑了对其影响较大的因素：能耗和传输；采用有效的分簇及路由方式延长网络的寿命；计算过程简便，结果精确度较高，对于需要准确评估网络能力的应用具有很大的参考价值。

主权项

一种基于能量和传输的无线传感器网络可靠性计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在M×M的平面目标区域内随机均匀地抛洒n个节点，基站在相互垂直的两个方向上发射的具有等差性质的信号，将网络划分为N个虚拟网格；(2)区域内节点根据接收到的基站信号判断属于哪些功率等级的网格中，并将自身的ID及能量信息进行广播，同时接收并比较其余节点发送的信息，判断自身所在的簇及簇内其余成员；(3)各簇确定完成后，节点对接收的信息进行比较，选择簇内剩余能量最大的节点为当前簇的簇头节点，簇头节点确定后对簇内节点进行一次身份广播；(4)根据簇内节点工作状态评估其能力，具体包括：(4a)簇内节点进行数据感知，并将感知数据发送到簇头节点，感知和发送数据的数目相同，结合能耗模型可计算出簇内节点感知数据和发送数据的能耗；(4b)在节点工作各环节的能耗获取后，计算某一时刻的剩余能量，分析其大于节点感知和发送一个数据的所需能量的概率，即为节点的瞬时可靠性；(5)簇头节点的瞬时可靠性分析计算，具体包括：(5a)簇头节点接收簇内所有节点发送的数据，根据簇内节点发送的数据计算出簇头节点接收到的数据；(5b)簇头节点进行数据融合，将p个数据融合处理为一个数据，计算处理后的数据个数即为簇头所发送的数据个数，利用能耗模型即可计算得到消耗能量；(6)针对簇内星状拓扑结构，根据应用要求每个簇内需要至少k个节点将数据成功传输到簇头，结合节点工作概率以及传输概率计算簇内传输可靠性；(7)簇间路由采用高可靠性路由方式，利用分解算法采用递归方法推导出整个网络可靠性。