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無(wú)線(xiàn)自組織與傳感網(wǎng)中的基于中繼團(tuán)的節(jié)能組播方法

文檔序號(hào):7869906閱讀:232來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):無(wú)線(xiàn)自組織與傳感網(wǎng)中的基于中繼團(tuán)的節(jié)能組播方法
無(wú)線(xiàn)自組織與傳感網(wǎng)中的基于中繼團(tuán)的節(jié)能組播方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于無(wú)線(xiàn)自組織與傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種無(wú)線(xiàn)自組織與傳感器網(wǎng)絡(luò)中的基于中繼團(tuán)的組播方法。
背景技術(shù)
近些年來(lái),無(wú)線(xiàn)多跳網(wǎng)絡(luò)(無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線(xiàn)mesh網(wǎng)絡(luò)等) 領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注,并取得了迅猛的發(fā)展。
在這一領(lǐng)域的諸多研究方向中,盡可能的延長(zhǎng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作壽命成為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。由于受到成本和體積等因素的限制,大多數(shù)普通無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電池容量都十分有限且無(wú)法得到補(bǔ)充。為提高無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命,通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中布設(shè)一部分可充電節(jié)點(diǎn)(如具備太陽(yáng)能電池的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)),并設(shè)計(jì)能量高效型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以利用這些節(jié)點(diǎn)分擔(dān)較多的通信任務(wù),在許多應(yīng)用環(huán)境中收到了良好的效果,成為一種被人們普遍接受的提高網(wǎng)絡(luò)壽命解決方案。
構(gòu)造基于中心的組播樹(shù)(core-based tree)是實(shí)現(xiàn)高效無(wú)線(xiàn)自組織與傳感網(wǎng)組播、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命的一種重要方法。傳統(tǒng)基于中心的組播樹(shù)構(gòu)造方案中,中心通常指某一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這樣,這個(gè)節(jié)點(diǎn)很可能成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。本發(fā)明中選擇由可充電節(jié)點(diǎn)組成的連通的網(wǎng)絡(luò)子圖(稱(chēng)中繼團(tuán))來(lái)?yè)?dān)任中心,當(dāng)多個(gè)潛在的中繼團(tuán)存在時(shí),選擇其中最優(yōu)的,在此基礎(chǔ)上,構(gòu)造性能優(yōu)化的中心樹(shù),從而優(yōu)化組播性能、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種以中繼團(tuán)為中心的組播結(jié)構(gòu)構(gòu)造方法。該方法主要用于由可二次充電節(jié)點(diǎn)和不可二次充電節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線(xiàn)自組織與傳感網(wǎng),多個(gè)可二次充電節(jié)點(diǎn)可以組成連通子網(wǎng),也稱(chēng)中繼團(tuán)。該方法通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)闹欣^團(tuán)作為中心區(qū),構(gòu)建組播結(jié)構(gòu),并降低組播代價(jià)。構(gòu)造組播結(jié)構(gòu)的過(guò)程中,盡量選擇可二次充電節(jié)點(diǎn),當(dāng)必須選擇不可二次充電節(jié)點(diǎn)時(shí),盡量選擇數(shù)量少、剩余能量盡量高的不可二次充電節(jié)點(diǎn)加入該結(jié)構(gòu)中,以延長(zhǎng)不可二次充電節(jié)點(diǎn)壽命,從而達(dá)到延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命期的目的。
一種無(wú)線(xiàn)自組織與傳感網(wǎng)中的基于中繼團(tuán)的組播方法,其特征在于在無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)中,針對(duì)可二次充電節(jié)點(diǎn)和不可二次充電節(jié)點(diǎn)不同的能量情況,首先構(gòu)造由可二次充電節(jié)點(diǎn)組成的連通子圖作為備選中繼團(tuán),構(gòu)造基于各個(gè)備選中繼團(tuán)的最短路徑樹(shù),從中選擇最優(yōu)組播結(jié)構(gòu),如果網(wǎng)絡(luò)中不存在這樣的結(jié)構(gòu),則通過(guò)基于各節(jié)點(diǎn)剩余能量及其類(lèi)別的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)鏈路代價(jià)設(shè)置方法,選擇由不可二次充電節(jié)點(diǎn)組成的組播結(jié)構(gòu)。
令G(V,E)代表網(wǎng)絡(luò)圖,其中V(G)代表節(jié)點(diǎn)的集合、E(G)代表網(wǎng)絡(luò)中邊的集合; 圖中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)X e V(G)和y e V(G)-{x}之間的距離記做dxy,如果滿(mǎn)足dxy彡R,則稱(chēng)邊 (χ, y) e E (G), 代表集合的減法運(yùn)算,每個(gè)節(jié)點(diǎn)配備一套全向天線(xiàn),R代表節(jié)點(diǎn)的最大傳輸半徑;對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)χ,Ν(χ)代表節(jié)點(diǎn)χ的一跳鄰居節(jié)點(diǎn)集合,其中χ e V(G),對(duì)于 y e N(x),有(x,y) e E(G);網(wǎng)絡(luò) 中的節(jié)點(diǎn)包含可二次充電節(jié)點(diǎn)和不可二次充電節(jié)點(diǎn),可二次充電節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)太陽(yáng)能、機(jī)械方式等手段從自然界獲取能量并轉(zhuǎn)化為電量,可二次充電節(jié)點(diǎn)集合記做A,不可二次充電節(jié)點(diǎn)由電池供電,該節(jié)點(diǎn)集合記做B,
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線(xiàn)自組織與傳感網(wǎng)中的基于中繼團(tuán)的組播方法,其特征在于在無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)中,針對(duì)可二次充電節(jié)點(diǎn)和不可二次充電節(jié)點(diǎn)不同的能量情況,首先構(gòu)造由可二次充電節(jié)點(diǎn)組成的連通子圖作為備選中繼團(tuán),構(gòu)造基于各個(gè)備選中繼團(tuán)的最短路徑樹(shù),從中選擇最優(yōu)組播結(jié)構(gòu),如果網(wǎng)絡(luò)中不存在這樣的結(jié)構(gòu),則通過(guò)基于各節(jié)點(diǎn)剩余能量及其類(lèi)別的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)鏈路代價(jià)設(shè)置方法,選擇由不可二次充電節(jié)點(diǎn)組成的組播結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組播方法,其特征在于,其中備選中繼團(tuán)構(gòu)造方法具體如下1)令Gi,i=l,2,3,…代表第i個(gè)備選中繼團(tuán);令C=A;2)設(shè)i=l,任選節(jié)點(diǎn)Xe C,基于廣度優(yōu)先算法求解從X到網(wǎng)絡(luò)圖G中其他各節(jié)點(diǎn)的距離,然后將包括X自身在內(nèi)的所有與X的距離為O的節(jié)點(diǎn)加入到集合Gi中,然后執(zhí)行 C=C-Gi ;如果C仍不為空,則i=i+l,重復(fù)執(zhí)行步驟2),直到C為空;當(dāng)(為空的時(shí)候i的值就是備選中繼團(tuán)的數(shù)量M ;其中,令G(V,E)代表網(wǎng)絡(luò)圖,V(G)代表節(jié)點(diǎn)的集合、E(G)代表網(wǎng)絡(luò)中邊的集合;網(wǎng)絡(luò)圖中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)X e V(G)和y e V(G)-{x}之間的距離dxy小于等于節(jié)點(diǎn)的最大傳輸半徑, 則稱(chēng)邊(x,y) e E(G);對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)χ,Ν(χ)代表節(jié)點(diǎn)χ的一跳鄰居節(jié)點(diǎn)集合,其中X e V(G),對(duì)于y e N(X),有(x,y) e E(G);網(wǎng)絡(luò)中可二次充電節(jié)點(diǎn)集合記做
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組播方法,其特征在于,其中基于中繼團(tuán)的組播結(jié)構(gòu)構(gòu)造方法具體如下1)對(duì)于每一個(gè)備選中繼團(tuán)Gi,i=l, 2,3,…,Μ,執(zhí)行下述操作從Gi中任意選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)χ作為信源,求解網(wǎng)絡(luò)圖G中以節(jié)點(diǎn)χ為根的最短路徑樹(shù),并從樹(shù)上剪去所有沒(méi)有到達(dá)組播成員組D中任何成員的樹(shù)枝,從而求得一棵覆蓋組播成員組D的最短路徑樹(shù)SPTi ;如果不存在上述能夠覆蓋D的所有成員的最短路徑樹(shù)SPTi,則Gi作為中繼團(tuán)的代價(jià)為無(wú)窮,即無(wú)法覆蓋所有組播成員,否則,所得到的最短路徑樹(shù)SPTi的鏈路代價(jià)就是備選中繼團(tuán)Gi的代價(jià);2)如果每個(gè)備選中繼團(tuán)Gi的代價(jià)均為無(wú)窮,則網(wǎng)絡(luò)中不存在基于中繼團(tuán)的組播結(jié)構(gòu); 否則在I ( i SM之內(nèi),代價(jià)最小的中繼團(tuán)就是所求中繼團(tuán),該團(tuán)所對(duì)應(yīng)的組播結(jié)構(gòu)T就是所求組播結(jié)構(gòu);構(gòu)造 T 有兩種方法(1) T=SPTi ; (2) V(T) =V (SPTi) +V (Gi),E (T) =E (SPTi) + E(Gi);3)如果網(wǎng)絡(luò)中不存在基于任何中繼團(tuán)的組播結(jié)構(gòu),則對(duì)于所有節(jié)點(diǎn)χe B,求解以節(jié)點(diǎn) χ為根的最短路徑樹(shù),如果存在能夠覆蓋D中所有成員的最短路徑樹(shù),則從中選擇代價(jià)最小的一個(gè),作為組播結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明屬于無(wú)線(xiàn)自組織與傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種無(wú)線(xiàn)自組織與傳感器網(wǎng)絡(luò)中的基于中繼團(tuán)的組播方法。在由可充電節(jié)點(diǎn)和不可充電節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線(xiàn)自組織與傳感器網(wǎng)絡(luò)中,多個(gè)可充電節(jié)點(diǎn)可以組成連通子網(wǎng),也稱(chēng)中繼團(tuán)。該方法通過(guò)基于各節(jié)點(diǎn)剩余能量及其類(lèi)別的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)鏈路代價(jià)設(shè)置策略,選擇恰當(dāng)?shù)闹欣^團(tuán)作為組播支撐區(qū),構(gòu)建基于中繼團(tuán)的最優(yōu)組播結(jié)構(gòu),降低組播代價(jià)。在此基礎(chǔ)上,達(dá)到減小不可充電節(jié)點(diǎn)工作量及其能耗、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命期的目的。
文檔編號(hào)H04W84/18GK103037317SQ201210566079
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月23日
發(fā)明者賀靜, 趙壯, 梅武鋼, 尹崇祿 申請(qǐng)人:無(wú)錫泛聯(lián)軟件科技有限公司
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