一种基于树状簇结构的无线传感器网络移动数据收集方法.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CN104540173A(43)申请公布日2015.04.22(21)申请号201510001876.2(22)申请日2015.01.04(71)申请人河海大学常州校区地址213022江苏省常州市新北区晋陵北路200号(72)发明人朱川武帅韩光洁刘国高张赛(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.H04W28/08(2009.01)H04W52/02(2009.01)权利要求书3页说明书11页附图3页(54)发明名称一种基于树状簇结构的无线传感器网络移动数据收集方法(57)摘要本发明涉及一种基于树状簇结构的无线传感器网络移动数据收集方法，包括：基于权重的成树方案，每个节点选取一跳范围邻居节点中权重最大的节点为父节点，建成树之后，每棵树上权重最大的根节点将作为数据汇聚点RendezvousPoint(RP)；基于距离根节点的跳数和流量负载对树进行分割并选取树内子汇聚点Sub-RendezvousPoint(SRP)的方法；RP和SRP将作为移动数据收集器（MDC）的驻留收集点，且在一定周期后重选即重新成树。因此，本发明实现了均衡网络负载，降低节点能耗，有效缓解hotspot问题，延长网络生命的目的。CN104540173ACN104540173A权利要求书1/3页1.一种基于树状簇结构的无线传感器网络移动数据收集方法，其特征在于包括如下步骤：(1)、成树阶段每个传感器节点通过邻居间相互通信，对比权重找到一跳范围内权重值最大的父节点，从而建立数据收集树，将树上节点分为根节点、叶子节点、普通子节点三种，并根据节点的特征确定树上的根节点和叶子节点，最终由根节点进行广播，使得树上叶子节点和所有普通子节点均获取到距离根节点的跳数信息；(2)、数据收集树内汇聚点RP和子汇聚点SRP的选取确定每棵树的根节点为汇聚点RP，并根据树的深度、各子树节点数量对树进行分割在树上寻找树内子汇聚点SRP，从而平衡负载；(3)、数据收集树内数据上传存储与移动数据收集器MDC数据收集将汇聚点RP和子汇聚点SRP所在位置作为移动数据收集器MDC的驻留位置，传感器节点将自身及子节点的数据发给自己的父节点，直到上传到汇聚点RP和子汇聚点SRP周围一跳范围内的邻居子节点，由后者存储并等待移动数据收集器MDC以旅行商遍历的方式到达这些位置后再上传到移动数据收集器MDC，最终由移动数据收集器MDC上传给静态sink；(4)、汇聚点RP和子汇聚点SRP调整在每个数据收集周期内，各汇聚点RP、子汇聚点SRP在移动数据收集器MDC收集完数据后，查询统计一跳范围邻居节点平均剩余能量，若低于所记录的上一次统计的初始剩余能量平均值的m％，0<m<50，则上传重新成树请求给移动数据收集器MDC，移动数据收集器MDC将其汇总发给静态sink，静态sink每个周期结束后计算各周期收到的重新成树请求数量累加值与总RP+SRP数量的比值，高于阈值的n％，50<n<100，则进行重新成树，否则通知移动数据收集器MDC继续执行收集任务。2.根据权利要求1所述的基于树状簇结构的无线传感器网络移动数据收集方法，其特征在于，所述步骤(1)中成树阶段的初始化邻居通信过程为：每个节点统计其周围两跳邻居节点个数及相应的权重：每个传感器节点将自己的ID值与当前剩余能量Er值构成{ID,Er}消息广播给其两跳范围内的所有邻居节点，并在该广播中附加该消息生存时间TTL＝2，所有邻居节点收到该消息后，将TTL值减1然后再次广播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。3.根据权利要求1所述的基于树状簇结构的无线传感器网络移动数据收集方法，其特征在于，所述步骤(1)中对比权重的方法为：以传感器节点的一跳邻居平均剩余能量、邻居节点个数及相应剩余能量为权重，权重公式为其中为节点i一跳范围内邻居节点平均剩余能量，其值为和分别为其一跳范围内和两跳范围内邻居个数，Er为节点剩余能量，Ei为节点i的剩余能量。4.根据权利要求1所述的基于树状簇结构的无线传感器网络移动数据收集方法，其特征在于，所述的步骤(1)中父节点的选取，对比自身权重和周围一跳邻居节点的权重，其选取方法如下：(4a)、如果节点i在其一跳范围内存在比自身权重值大的邻居节点，则节点i将在这些2CN104540173A权利要求书2/3页节点中选取权重值最大的节点为自身的父节点，同时节点i为其子节点；此时如果存在多个权重值最大的节点，则节点i将选取ID值较大的节点作为其父节点，同理，如果节点i一跳邻居中有节点j发现i为其周围最大权重节点且Wi>Wj，或者Wi＝Wj,i>j时，则节点i为节点j的父节点，节点j为其子节点；