The invention discloses a topology control method of optimizing wireless sensor network based on transmission range control. By analyzing the energy consumption of nodes at different positions in wireless sensor network with fixed transmission range, the energy surplus of each node in the network is obtained, and the transmission power of sensor node is increased according to the energy surplus to improve the performance of sensor node Transmission distance and transmission reliability. With this method, the data collection path in the periodic data collection wireless sensor network can be changed from one path to multiple paths, and through the adjustment of the transmission protocol, multiple paths can be transmitted at the same time. Compared with the previous methods, the optimization method of the invention can reduce the time of data collection and improve the reliability of data transmission, and the service life is also improved to a certain extent. After theoretical analysis, it is proved that the reliability of data collection of the invention is improved by at least 7.3%, the time of data collection is reduced by 23%, and the network life is increased by 9%.
【技术实现步骤摘要】
一种基于传输范围控制优化无线传感网络的拓扑控制方法
本专利技术涉及无线传感器网络领域,尤其是一种针对要求高可靠性低延迟周期性数据收集的无线传感器传输范围控制的方法。
技术介绍
技术的进步让传感器的体积更小,精度更高,成本更低。得益于此,传感器网络在各个领域也有了广泛的应用。由于构建传感器网络需要大量传感器节点,所以传感器节点通常造价低廉。受制于成本,传感器节点的电池,CPU,内存和通信能力都是有限的,对传感器网络的优化的主要目标是提高传感器网络的寿命和可靠性,降低传感器的延迟。拓扑控制技术是一种广泛运用于无线传感器网络的优化方法,用来减少通信干扰和能量消耗。拓扑控制技术得到应用的基础在于传感器节点的功率可调。通过调整传感器节点的发送功率就可以改变它的传输半径以调整网络的拓扑结构。它给网络带来的好处是:(1)减少节点的能量消耗。拓扑控制技术可以调整那些相距较近的节点采用较低的发送功率以节省能量。(2)减少通信干扰。当传感器节点密度较高时,节点的传输范围相互覆盖,当多个节点同时使用一个频段进行数据通信时,会产生干扰。因此,减小节点的传输半径可以减小节点同时通信时的干扰。虽然通过拓扑控制技术减少传输半径可以取得良好的效果,但是我们发现,一类采用数据聚合技术的对延迟和包丢失敏感的无线传感器网络采用上述思想的拓扑控制技术并不能取得很好的效果。这类网络中使用数据聚合技术可以让多个节点的数据包相遇后都会聚合成一个数据包。但是在网络环境较差,无线通信链路质量不好时,会有大量的丢包,并且由于丢包后的多次重传,也会导致网络延迟非 ...
【技术保护点】
1.一种基于传输范围控制优化无线传感网络的拓扑控制方法,其特征在于:包含以下步骤:/n步骤一、将传感器网络分层,每一层的宽度相同,形状为圆环,从中心开始对每层按照从小到大的顺序编号0,1,2,3,…,汇集节点位于网络中心,它的层号设置为0;/n步骤二、计算每一层节点的平均能量消耗,找出最大能量消耗并以此分析各层节点的能量剩余;/n步骤三、依据节点的剩余能量增加节点的发射功率,并根据保证节点通信质量且通信数据量最小的原则调整传输距离;/n步骤四、依据传输距离确定节点的父节点所在层号,重新构建传感器网络数据收集路径。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于传输范围控制优化无线传感网络的拓扑控制方法,其特征在于:包含以下步骤:
步骤一、将传感器网络分层,每一层的宽度相同,形状为圆环,从中心开始对每层按照从小到大的顺序编号0,1,2,3,…,汇集节点位于网络中心,它的层号设置为0;
步骤二、计算每一层节点的平均能量消耗,找出最大能量消耗并以此分析各层节点的能量剩余;
步骤三、依据节点的剩余能量增加节点的发射功率,并根据保证节点通信质量且通信数据量最小的原则调整传输距离;
步骤四、依据传输距离确定节点的父节点所在层号,重新构建传感器网络数据收集路径。
2.根据权利要求1所述的基于传输范围控制优化无线传感器网络的拓扑控制方法,其特征在于,步骤一中将传感器网络分层的具体步骤为:首先,网络中的第0层只包含汇集节,第0层在网络拓扑图中视为一个点;然后,选定一个距离d,d的选取满足0<d<r的条件,其中r为节点的初始传输半径。最后,将整个网络划分成等宽的层,一共可以划分层(不计汇集节点),然后将各层从网络中心开始编号0,1,2,…,
3.根据权利要求1所述的基于传输范围控制优化无线传感器网络的拓扑控制方法,其特征在于,步骤二中计算每一层节点的平均能量消耗的具体方法为:
首先,计算各层节点的发送和接收的平均数据量,如下式:
其中表示第i层节点的子节点个数,表示位于j层的每个子节点发...
【专利技术属性】
技术研发人员:滕浩钧,刘安丰,任莹莹,王飞虎,黄明凤,
申请(专利权)人:中南大学,
类型:发明
国别省市:湖南;43
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