基于树状簇的无线传感器网络的移动Sink数据收集方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106131912A(43)申请公布日2016.11.16(21)申请号201610440513.3(22)申请日2016.06.17(71)申请人河海大学常州校区地址213022江苏省常州市晋陵北路200号(72)发明人朱川武帅韩光洁全康宁龙霄汉(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人董建林(51)Int.Cl.H04W40/02(2009.01)H04W40/10(2009.01)H04W40/22(2009.01)H04W40/24(2009.01)权利要求书4页说明书14页附图2页(54)发明名称基于树状簇的无线传感器网络的移动Sink数据收集方法(57)摘要本发明公开了一种基于树状簇的无线传感器网络的移动Sink数据收集方法，包括：分布式的树状簇建立：综合考虑节点周围的能量和密度信息计算节点权重，通过局部范围的分布式信息交换，选取合适的根节点作为移动Sink的驻留点RP。然后，在数据收集的稳定阶段，移动Sink访问所有RP进行数据收集，并提出一种条件性的重新成簇方法，设定数据收集轮数后选取新的RP进行轮换。因此，本发明实现了有效缓解hotspot问题，均衡网络负载，降低节点能耗，延长网络生命的目的。CN106131912ACN106131912A权利要求书1/4页1.一种基于树状簇的无线传感器网络的移动Sink数据收集方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立树状簇的数据收集树阶段：根据每个传感器节点的一跳邻居节点的平均剩余能量、两跳范围的邻居节点个数计算每个传感器节点自身权重，通过分布式信息交换，对比权重并找到一跳范围内权重值最大的传感器节点作为汇聚点RP，并以汇聚点RP为根节点附属其它子节点，建立树状簇的数据收集树；(2)稳定阶段的数据收集阶段，包括：设置数据收集树内的数据存储点、规划移动Sink的路径和收集数据，具体包括：将所有树状簇的节点的数据汇聚到汇聚点RP的一跳邻居节点DGN进行存储，移动Sink以解决TSP旅行商问题的近似算法NN规划其最优移动路径；移动Sink从基站BS出发沿着最优移动路径依次到达各个汇聚点RP，汇聚点RP的一跳邻居节点DGN内存储的数据传送到移动Sink，最终回到基站BS，从而完成一个数据收集轮；反复进行步骤(2)中的数据收集轮；(3)重新成簇，并重新选择汇聚点RP，直到整个数据收集过程结束：在完成设定的数据收集轮数后，计算各个传感器节点的剩余能量值，当各传感器节点的能量均未耗尽时，比较汇聚点RP的一跳邻居节点DGN的剩余能量值和一跳邻居节点DGN的初始能量值，当达到设定阈值时，重新执行步骤(1)～(3)，进入一个新的数据收集周期DGP，否则继续执行步骤(2)～(3)；当出现传感器节点的能量耗尽时，结束整个数据收集过程。2.根据权利要求1所述的基于树状簇的无线传感器网络的移动Sink数据收集方法，其特征在于：所述步骤(3)中，整个数据收集过程包括多个数据收集周期DGP，每个数据收集周期DGP均包含多个数据收集轮DGR，每个数据收集轮DGR中，移动Sink以基站BS为初始位置，从基站BS出发遍历无线传感器网络中选取的所有汇聚点RP进行全网数据收集；数据收集轮DGR的具体定义如下：将移动Sink从基站BS出发，到达所有选中的汇聚点RP停留并收集数据，最终返回基站BS的过程成为一个数据收集轮DGR；数据收集周期DGP的具体定义如下：一个数据收集周期DGP过程中包含多个数据收集轮DGR，且在同一数据收集周期DGP的每个数据收集轮DGR中，移动Sink遍历相同的汇聚点RP；同时，每个数据收集周期DGP均包括树状簇数据树的建立、稳定阶段的数据收集和重新成簇三个阶段。3.根据权利要求1所述的基于树状簇的无线传感器网络的移动Sink数据收集方法，其特征在于：所述步骤(1)中，树状簇的数据收集树的建立阶段中，分布式信息交换过程为：每个传感器节点为了统计其周围两跳邻居节点个数及相应的权重，将自己的ID值、当前剩余能量Er值、该节点的消息生存时间TTL构成Exchg_Msg_1消息广播给其两跳范围内的所有邻居节点，该消息包括{ID,Er,TTL}，其中消息生存时间TTL初始设定为2，所有邻居节点收到该消息后，将TTL值减1然后转发给周围其他邻居节点，直至TTL＝0时收到该消息的节点将丢弃该消息停止广播。4.根据权利要求3所述的基于树状簇的无线传感器网络的移动Sink数据收集方法，其特征在于：所述步骤(1)中节点自身权重的计算方法为：任意传感器节点i可以根据自己收到的Exchg_Msg_1消息数量及消息的TTL值，统计出自身的一跳邻居节点个数None-hop(i)以及两跳邻居个数Ntwo-hop(i)，并计