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专利号: 2020110127112
申请人: 徐州工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种线形无线传感器网络负载均衡汇聚方法,其特征在于,包括如下步骤:Step1:实地部署线形排列的无线传感器网络,无线传感器网络包括若干采集节点和终端的汇聚节点;

Step2:采集节点周期性采集传感器的数据,采集节点周期性将采集到的数据通过邻居节点以多跳转发的方式传输到汇聚节点;

Step3:以一定时间间隔遍历每个采集节点到邻居节点的转发率,计算采集节点在汇聚节点的交付率;

Step4:引入节点交付率构建能量耗损公式,计算所述采集节点和所述汇聚节点的能量耗损;

Step5:构建能量均衡模型,将能量耗损公式代入求解无线传感器网络中每个采集节点向邻居节点的最优转发率,从而得到整个无线传感器网络的负载均衡汇聚方法;

其中,Step4中能量耗损公式如下:采集节点j转发的数据量NTj用(1)式计算:其中,NTj和NTi分别代表采集节点j和i转发的数据量,N表示在同样的工作时长内向汇聚节点传输的数据量,pij表示采集节点i向邻居节点j的转发率,是采集节点向某个邻居节点发送的数据数量占总发送数据量的比率,取值范围是[0,1],标号i和j表示采集节点在网络中的位置编号,且标号j的采集节点是标号i的采集节点的转发邻居节点;

采集节点j接收的数据量NRj可以用(2)式计算:其中,NRj表示采集节点j接收的数据量,NTi表示采集节点i转发的数据量,pij表示采集节点i向邻居节点j的转发率,

采集节点j发送和接收的总数据量Nj用(3)式计算:其中,Nj表示采集节点j发送和接收的总数据量,汇聚节点s接收到的采集节点i交付的数据量NDi用(4)式计算:其中,NDi表示汇聚节点s接收到的采集节点i交付的数据量,qij表示采集节点i到邻居节点j的交付率,交付率是实际交付的数据数量占所发送数据数量的比率,取值范围是[0,1],s表示传感器网络中的汇聚节点所在的位置,qis表示采集节点i到汇聚节点s的交付率,qjs表示邻居节点j到汇聚节点s的交付率,pij表示采集节点i向邻居节点j的转发率,pis表示采集节点i到汇聚节点s的转发率;

能量均衡模型包括:

max(|Ni‑Nj|)<α,其中i≠j,并且j=1,2,3…s‑1    (5)其中,α、β和γ是均衡参数,α代表无线传感器网络中采集节点之间能耗绝对差的上限,β代表无线传感器网络中所有采集节点的总能耗的上限,γ代表采集节点向汇聚节点的交付下限。

2.根据权利要求1所述的一种线形无线传感器网络负载均衡汇聚方法,其特征在于,Step1中,沿拟进行健康监测的建筑物布置N个传感器,N≥3,组成一个与道路延伸方向平行的N元线性传感器阵列,传感器的间距取5~20米。

3.根据权利要求1所述的一种线形无线传感器网络负载均衡汇聚方法,其特征在于,Step5中能量均衡模型包括三个参数:节点之间能耗绝对差的上限,无线传感器网络中所有采集节点的总能耗的上限,以及采集节点向汇聚节点的交付下限。

4.根据权利要求1所述的一种线形无线传感器网络负载均衡汇聚方法,其特征在于,α、β和γ根据工程需要自定义一个阈值。

5.根据权利要求4所述的一种线形无线传感器网络负载均衡汇聚方法,其特征在于,汇聚节点包括临时缓存池和样本缓存池,其中临时缓存池的容量大于样本缓存池的容量,临时缓存会存储所有数据,当临时缓存溢出时,溢出的数据被输出到样本缓存中,当样本缓存同样被填满时,再经过检测合格后输出最终数据。

6.根据权利要求4所述的一种线形无线传感器网络负载均衡汇聚方法,其特征在于,当满足下列任一公式时,检测不合格:max(|Ni‑Nj|)≥α   (8)