无线传感器网络中联合拓扑控制和信道分配负载均衡方法技术

本发明专利技术公开了一种无线传感器网络中联合拓扑控制和信道分配的负载均衡方法，研究邻居的剩余能量和节点间距离对节点负载的影响，并利用功率控制合理调整节点功率来降低节点干扰与能耗。通过使用节点负载能力评估因子调节低能量节点和高能量节点，综合考虑节点的剩余能量，从而使分区内的节点能量能均衡消耗，并通过节点路径因子根据通信区域内节点的疏密程度，选择节点到达区域内其他各节点的最短路径，达到均衡节点负载的目的，最大限度的延长网络的生命周期。本发明专利技术采用分布式和最佳响应策略选择最优的信道和功率，实现了数据传输的可靠性和网络负载的均衡性。

Joint topology control and channel allocation load balancing method in Wireless Sensor Networks

The invention discloses a load balancing method for wireless sensor network topology control and channel allocation, the residual energy and the distance between the neighbor nodes of the influence of node load, power control and the use of reasonable adjustments to reduce node power interference and node energy consumption. By using the load capacity evaluation factor regulating the nodes with low energy and high energy nodes, considering the residual energy of nodes, so that the node energy partition to equilibrium consumption, the degree of density and the node path factor according to the communication nodes within the region, the shortest path selection node to every other node in the region, to achieve balanced node the load, the maximum extension of the life cycle of the network. The invention adopts the distributed and optimal response strategy to select the optimal channel and power, and realizes the reliability of data transmission and the balance of network load.

【技术实现步骤摘要】
无线传感器网络中联合拓扑控制和信道分配负载均衡方法
本专利技术涉及无线传感器网络
，具体涉及一种无线传感器网络中联合拓扑控制和信道分配负载均衡方法。
技术介绍
无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，WSN)是一种无基础设施的网络，它由一组传感器节点以无线自组织方式构成，其目的是协作感知、采集和处理网络覆盖地理区域中感知对象的信息，并对这些数据进行处理，最终将这些数据传送到需要的用户。无线传感器网络由一些体积较小、能源有限的传感器节点组成。节点经常部署在环境复杂的区域，恶劣的自然环境会加速其能量消耗，邻居节点也会直接影响其能耗。当节点的邻居能量耗尽或者因环境而损毁时，会直接增加该节点的负载，造成其过早失效，从而降低网络连通性，甚至引起网络崩溃。所以每个低能量节点可以根据邻居节点的剩余能量情况调节自身负载，延长自身生命周期。另一方面，在网络信息传输的过程中，节点经常需要经过多跳才能将数据信息传输到基站，并且节点之间的距离会直接影响到起止节点之间的路径长度。如果网络处理的信息资源有限，如果节点之间的距离较大，为了保证信息成功传输，节点需要增加自身功率，从而造成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线传感器网络中联合拓扑控制和信道分配负载均衡方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：⑴当源节点需要与目的节点进行通讯时，源节点通过向所有邻居节点泛洪广播路由请求RREQ数据包，并等待路由回复RREQ数据包；⑵源节点根据接收到的RREQ数据包对自身的邻居节点列表内容进行更新，所述的RREQ数据包包括节点的剩余能量e、最小发射功率p、接收信道rc、邻居节点标识id和网络的连通因子f；⑶源节点根据更新后的邻居节点列表内容，将每个节点剩余能量作为一个能量效益因子计算其负载能力评估因子Lb，根据通信区域内节点的疏密程度，选择源节点到达区域内其它各节点的最短路径，计算节点路径因子LD；⑷源节点根据...

【技术特征摘要】
1.一种无线传感器网络中联合拓扑控制和信道分配负载均衡方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：⑴当源节点需要与目的节点进行通讯时，源节点通过向所有邻居节点泛洪广播路由请求RREQ数据包，并等待路由回复RREQ数据包；⑵源节点根据接收到的RREQ数据包对自身的邻居节点列表内容进行更新，所述的RREQ数据包包括节点的剩余能量e、最小发射功率p、接收信道rc、邻居节点标识id和网络的连通因子f；⑶源节点根据更新后的邻居节点列表内容，将每个节点剩余能量作为一个能量效益因子计算其负载能力评估因子Lb，根据通信区域内节点的疏密程度，选择源节点到达区域内其它各节点的最短路径，计算节点路径因子LD；⑷源节点根据更新后的邻居节点列表内容进行博弈，评估节点在选择不同发射功率和不同信道策略时网络连通状况和节点的效益，选取节点效益最大时的功率和信道博弈策略。2.根据权利要求1所述的无线传感器网络中联合拓扑控制和信道分配负载均衡方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述源节点根据更新后的邻居节点列表内容，将每个节点剩余能量作为一个能量效益因子计算其负载能力评估因子Lb，就是根据更新后的邻居节点列表内容中每一个邻居节点按式(I)计算它的负载能力评估因子Lb值：其中，负载能力评估因子值是将源节点和邻居节点的剩余能量作为一个能量效益因子，Ecost·u表示节点u的剩余能量，Ev表示节点v的剩余能量，E0(u)，E0(v)分别表示节点u和节点v的初始能量。3.根据权利要求1所述的无线传感器网络中联合拓扑控制和信道分配负载均衡方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述根据通信区域内节点的疏密程度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王书涛，马晓晴，解力霞，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13