假設(shè)基站 能夠通過GPS或者其他的定位算法獲得場景中傳感器節(jié)點的位置信息?；靖鶕?jù)網(wǎng)絡(luò)的拓 撲結(jié)構(gòu)計算節(jié)點的路由策略，然后，向場景中的節(jié)點廣播路由信息。
[0028] 為此，可W得到節(jié)點的周期能耗：
[0030]式中扣功乂1向V潑送的信息數(shù)量;分別為收發(fā)送信息的能量損失系數(shù)。得到 節(jié)點的壽命：
(2)
[00創(chuàng)式中，b功Vi的剩余能量。
[0033] 定義1:傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命^。6。1。* = <1<1]^。丟^;能夠向基站傳輸信息節(jié)點的最長壽命為網(wǎng) 絡(luò)壽命。
[0034] 圖1為本發(fā)明一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議的實現(xiàn)流程圖。如 圖1所示，本發(fā)明一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議的實現(xiàn)步驟如下：
[0035] 步驟101，進行初始化，獲取場景中的拓撲信息，k = l
[0036] 步驟102,通過線性規(guī)劃確定節(jié)點的路由策略W最大最小節(jié)點壽命，獲取節(jié)點的路 由信息。
[0037] 為保證基站接收信息的有效性，要求場景中的所有傳感器節(jié)點將其采集的信息通 過一定的路由發(fā)送給基站。因此，對每個節(jié)點Vi傳輸?shù)呢撦d應(yīng)該是該節(jié)點初始的負載與從 其他節(jié)點接收的負載之和：,為=4其中，V=-Zs'
[0038] 應(yīng)用線性規(guī)劃最大最小網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點壽命：
[0041] 其中，k對應(yīng)場景中各階段的拓撲結(jié)構(gòu)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點因能量耗盡而無法繼續(xù)傳 輸信息時，基站更新網(wǎng)絡(luò)中的拓撲后重新為節(jié)點分配路由信息。當(dāng)基站的一跳節(jié)點(基站有 效信號范圍能覆蓋到的節(jié)點)完全失效后網(wǎng)絡(luò)的壽命結(jié)束?？蒞看出：fw"'。* =
[0042] 根據(jù)最大最小的定義可將上述的問題轉(zhuǎn)換為：
[0045] 步驟103,當(dāng)場景中的傳感器節(jié)點由于能量耗盡而無法繼續(xù)向基站發(fā)送信息時，基 站將根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)更新節(jié)點的路由策略，如果存在基站的一跳節(jié)點，則轉(zhuǎn)至步驟 102,并令 k = k+l。
[0046] 步驟104,當(dāng)場景中不再有節(jié)點能夠向基站傳輸信息時網(wǎng)絡(luò)壽命終止，即網(wǎng)絡(luò)壽命 Tmmvwk 二 。 k
[0047] 綜上所述，本發(fā)明一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議針對多跳無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)中個別節(jié)點失效后將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁痕的問題，將傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命拓展為網(wǎng)絡(luò)中 能夠向基站傳輸信息節(jié)點的壽命，其首先通過線性規(guī)劃確定節(jié)點的路由策略W最大最小節(jié) 點壽命，然后當(dāng)場景中的傳感器節(jié)點由于能量耗盡而無法繼續(xù)向基站發(fā)送信息時，基站將 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)更新節(jié)點的路由策略，最后當(dāng)場景中不再有節(jié)點能夠向基站傳輸信息 時網(wǎng)絡(luò)壽命終止。從而達到了根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)更新節(jié)點的路由策略W延長網(wǎng)絡(luò)壽命， 增加基站接收信息的數(shù)量和提高節(jié)點能量使用效率的目的。
[004引本發(fā)明適用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點負載集中的無線網(wǎng)絡(luò)。一旦部署，基于本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)層，節(jié) 點將盡可能的能量消耗過度的節(jié)點，從而減少了節(jié)點能量因過于耗盡而無法工作，保證了 節(jié)點自身的生命周期和工作壽命。2、路由選擇策略根據(jù)節(jié)點能耗的均方差的結(jié)果，在握手 過程中完成下一跳節(jié)點的選擇，實現(xiàn)高效而可靠的路由選擇過程。3、適用網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境復(fù) 雜和不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明通過采用高效的路由選擇、維護及恢復(fù)措施，使本發(fā)明具有足夠 的健壯性。
[0049]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此， 本發(fā)明的權(quán)利保護范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
【主權(quán)項】
1. 一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議，其實現(xiàn)步驟如下： 步驟一，通過線性規(guī)劃確定節(jié)點的路由策略以及最大最小節(jié)點壽命，獲取節(jié)點的路由 信息； 步驟二，當(dāng)場景中的傳感器節(jié)點由于能量耗盡而無法繼續(xù)向基站發(fā)送信息時，基站根 據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)更新節(jié)點的路由策略； 步驟三，當(dāng)場景中不再有節(jié)點能夠向基站傳輸信息時網(wǎng)絡(luò)壽命終止。2. 如權(quán)利要求1所述的一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議，其特征在于， 于步驟一之前，還包括如下步驟： 進行初始化，獲取場景中的拓撲信息，令k= 1。3. 如權(quán)利要求2所述的一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議，其特征在于： 于步驟二中，如果存在基站的一跳節(jié)點，則轉(zhuǎn)至步驟一，令k = k+l。4. 如權(quán)利要求1所述的一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議，其特征在于： 于步驟一中，為保證基站接收信息的有效性，要求場景中的所有傳感器節(jié)點將其采集的信 息通過一定的路由發(fā)送給基站。5. 如權(quán)利要求4所述的一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議，其特征在于， 于步驟一中，利用下式執(zhí)行線性規(guī)劃過程，獲取節(jié)點的路由信息： max Tk, Vi €' x：iJ > -^) = Vi ：e N., Vj ：e τ,ξ < E4_, Vi e # 其中，Tk對應(yīng)k拓撲結(jié)構(gòu)時網(wǎng)絡(luò)的壽命，Xij與Xji為節(jié)點Vi向節(jié)點Vj發(fā)送的信息數(shù)量及節(jié) 點W向節(jié)點Vl發(fā)送的信息數(shù)量，心為路由第i跳節(jié)點信息，N為傳感器節(jié)點。6. 如權(quán)利要求5所述的一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議，其特征在于： 于步驟三中，當(dāng)Σ7*時，網(wǎng)絡(luò)壽命終止。 k7. 如權(quán)利要求1所述的一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議，其特征在于： 該動態(tài)路由協(xié)議適用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點負載集中的無線網(wǎng)絡(luò)。8. 如權(quán)利要求7所述的一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議，其特征在于： N只傳感器被隨機均勻地拋灑到場景中，每周期采集Si信息以多跳的方式發(fā)送給基站。9. 如權(quán)利要求8所述的一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議，其特征在于： 基站作為網(wǎng)絡(luò)中唯一的信宿節(jié)點用〇號節(jié)點標(biāo)識，基站能耗不予考慮。10. 如權(quán)利要求9所述的一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議，其特征在 于:假設(shè)基站能夠通過GPS或者其他的定位算法獲得場景中傳感器節(jié)點的位置信息，基站根 據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)計算節(jié)點的路由策略，然后，向場景中的節(jié)點廣播路由信息。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種極大化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的動態(tài)路由協(xié)議，其實現(xiàn)步驟如下：步驟一，通過線性規(guī)劃確定節(jié)點的路由策略以及最大最小節(jié)點壽命，獲取節(jié)點的路由信息；步驟二，當(dāng)場景中的傳感器節(jié)點由于能量耗盡而無法繼續(xù)向基站發(fā)送信息時，基站根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)更新節(jié)點的路由策略；步驟三，當(dāng)場景中不再有節(jié)點能夠向基站傳輸信息時網(wǎng)絡(luò)壽命終止，通過本發(fā)明，可達到根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)更新節(jié)點的路由策略以延長網(wǎng)絡(luò)壽命，增加基站接收信息的數(shù)量和提高節(jié)點能量使用效率的目的。
【IPC分類】H04W40/10, H04W40/24, H04W40/34
【公開號】CN105472686
【申請?zhí)枴緾N201510901330
【發(fā)明人】熊鵬
【申請人】上海電機學(xué)院
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月8日