一种基于功率控制的定向生成树跨层通信方法技术

本发明专利技术提供了一种基于功率控制的定向生成树跨层通信方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、建立基于地理位置信息的定向生成树模型；第二步、建立跨层的节点传输功率控制模型，并求解出最优的节点传输功率解集。本发明专利技术采用定向生成树算法以解决数据传输过程中的无效能耗问题，并控制节点的传输功率以降低网络通信竞争强度。与同领域其它方案相比，本发明专利技术能够有效平衡网络通信的能耗和可靠性，满足无线传感器网络长时间高鲁棒性工作的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于功率控制的定向生成树跨层通信方法
本专利技术针对无线传感器网络的通信质量需求，提出了一种基于功率控制的定向生成树跨层通信方法，比较适用于无线传感器网络、VANET、adhoc网络、无线网络通信领域。
技术介绍
路由技术无线传感器网络(以下简称WSN)是一种典型的无基础设施无线通讯网络，它由大量具有计算处理、无线通信和传感能力的低能量节点构成，各节点通过传感或控制参数实现与环境的交互与传统网络概念不同，WSN具有以数据为中心、无需有线支持和网络自组织等特点，因而被认为是最适于实现环境智能化的信息处理手段，具有良好的理论发展前景和应用价值。作为一种先进的信息获取手段，WSN需要有可靠的通信协议以满足数据可靠传输的需要。而WSN能量结构都给通信协议研究提出了新的问题。现有的分层协议栈难以对WSN的整体服务质量(英文简称为QoS)进行合理优化。而跨层设计思想能够协调网络协议层间的工作进程，建立网络全局约束条件和优化指标，实现网络整体优化，因而成为WSN领域的一个新的研究方向。Low等在1999年就提出了建立网络分布式优化函数实现网络流量控制的方法[LowSH，LapsleyDE.Op本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于功率控制的定向生成树跨层通信方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、基于以下两个假设建立基于地理位置信息的定向生成树模型：假设一)在网络初始化阶段，通过定位计算每个节点掌握自身及汇聚节点位置信息；假设二)在网络初始化阶段，所有节点具有正常发送、接收数据包的能量，并采用多跳形式向汇聚节点发送信息，在定向生成树模型建立过程中，节点在选择父节点时，加以方向控制以使数据发送更趋向于汇聚节点，包括：基于拓扑学建立一个连通无向加权图G＝(V，E，W)以表示无线传感器网络，式中，V＝{v1，...，vn}是节点集合，对应每个无线传感器节点；E＝{eij|eij＝d(i，j)≤Rimax}是边集，...

【技术特征摘要】
1.一种基于功率控制的定向生成树跨层通信方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、基于以下两个假设建立基于地理位置信息的定向生成树模型：假设一)在网络初始化阶段，通过定位计算每个节点掌握自身及汇聚节点位置信息；假设二)在网络初始化阶段，所有节点具有正常发送、接收数据包的能量，并采用多跳形式向汇聚节点发送信息，在定向生成树模型建立过程中，节点在选择父节点时，加以方向控制以使数据发送更趋向于汇聚节点，包括：基于拓扑学建立一个连通无向加权图G＝(V，E，W)以表示无线传感器网络，式中，V＝{v1，...，vn}是节点集合，对应每个无线传感器节点；E＝{eij|eij＝d(i，j)≤Rimax}是边集，即任意两个节点间的无向连接，其中，d(i，j)为第i个节点vi与第j个节点vj之间的欧式距离，Rimax为第i个节点vi的最大通信半径，与第i个节点vi的发送功率成正比，d(i，j)≤Rimax即表示第j个节点vj在第i个节点vi的通信范围内，彼此可以正常传送数据；W＝{w(i，j)}为连通无向加权图G内各边的权值集合，而w(i，j)即为第i个节点vi和第j个节点vj间通信路由的权值，通过定义w(i，j)来为每个节点选择合理的邻居节点作为数据中继节点，从而建立可靠路由，其中：权值w(i，j)的计算公式为：式中，d(i，S)与d(j，S)分别为第i个节点vi和第j个节点vj到汇聚节点的欧式距离，其值通过节点位置求得，d(i，S)-d(j，S)为正数且较大，其对应的第j个节点vj在方向上更趋近于汇聚节点，第i个节点vi向其发送数据的无效能量代价和通信时延较小，Pi为第i个节点vi的数据传输功率第二步、建立跨层的节点传输功率控制模型，并求解出最优的节点传输功率解集Popt＝{Piopt|i∈n}，式中，Piopt表示第i个节点的传送功率最优解，i表示节点序号，n表示节点数，包括以下步骤：步骤2.1、基于功率控制的网络优化模型建立步骤2.1.1、设定定向生成树模型中每个节点的最大通信竞...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊鹏，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海,31