一种基于体域网平台的中继选择方法技术

本发明专利技术属于移动通信领域，尤其涉及体域网组网和数据传输。一种基于体域网平台的中继选择方法，假设在一个体域网中有多种不同类型的传感器，传感器节点之间传输的能耗低于节点与控制终端的传输能耗。基于当前网络结构中传感器节点的动态分布，以及可变的能量状态信息，选择最优的中继节点，使得节点传输能耗最小。根据不断变化的节点分布和能量状态，适时的对中继节点进行更新，即重新选择最优的中继节点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于移动通信领域，尤其涉及体域网组网和数据传输。
技术介绍
随着无线传感器网络和可穿戴设备的不断发展，在体域网中的应用越来越广泛。 同时，传感器节点的使用寿命短和能耗高等问题，一直是制约体域网走向通用的瓶颈。在无 线传感器体域网中，传感器节点能耗主要由两部分组成，分别是自身工作能耗和数据传输 能耗。数据传输能耗是其使用寿命的决定性因素。 传统的体域网传感器节点数量较少，数据与个人控制终端间多采用点对点传输， 因此节点分布相对固定也较为简单。然而，随着未来传感器节点的增多，信息数据的多样性 和节点信息交互的增加，体域网的网络结构将动态变化。除此之外，传感器节点类型的多样 性决定了对各节点的能耗要求也不同，如可穿戴节点要求相对宽松，而对身体植入节点则 尽量减少传输能耗，使用时间须尽可能长。考虑以上两种因素，在这样一个时变多类型传感 器网络下，如何降低体域网节点能耗，同时又能保证节点信息的传播速率，将是未来体域网 一项很重要的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，考虑了体域网动态网络结构和多种类型的传感器， 针对体域网特性，提出了一种低能耗的组网和传输机制，即通过选择最优的中继节点，降低 体域网传输能耗，保证网络节点间传输速率。 为了方便的描述本专利技术的内容，首先对本专利技术所使用的术语进行介绍： 传输能耗度：定义任意节点i的传输能耗度为(i)，是衡量节点传输能耗的量化 指标。 传输权值：每个传感器相当于一个节点，节点u到节点V之间的传输能耗 Wf3dgf3 (u, V)作为节点u和节点V的传输权值。若节点u和节点V不相关，则传输权值无穷大。 扩散速率：节点u到节点V之间的数据传输速率λ uv。 传输参与度：节点在数据传输过程中的参与度，反映节点在传输能耗中的权值以 及节点之间信息传输的相关程度。 本专利技术的技术方案为： 假设在一个体域网中有多种不同类型的传感器，例如可穿戴设备，可植入设备等 等。传感器节点之间传输的能耗低于节点与控制终端的传输能耗。基于当前网络结构中传 感器节点的动态分布，以及可变的能量状态信息，选择最优的中继节点，使得节点传输能耗 最小。根据不断变化的节点分布和能量状态，适时的对中继节点进行更新，即重新选择最优 的中继节点。 ，包括如下步骤： S1、监控体域网节点的网络结构和能耗，通过测量设备计算出每个节点的能耗状 态，其中，节点i的能耗状态表示为Es(i)，i e Λ (i)，Λ (i)为整个体域网节点的集合； S2、根据不同的网络结构节点的动态分布情况，计算出每个节点的传输能耗度，其 中，节点i的传输能耗度E^(i) = /E。，Er(i)表示节点i储存的能量，E h(i) 为节点i采集的能量，为整个网络节点传输数据的总能耗，艮⑴为节点i的传 输能耗； S3、利用S2所述L(i)，计算出每个节点的传输参与度，其中，节点i的传输参与N1表示与节点i数据传输的节点数，N为体域网络总的节点数，p表 示节点i与其他节点信息传输相关度的权值，q表示节点i传输能耗的权值，匕为整个网 络节点的传输参与度的总和； S4、根据网络的结构和每个节点的传输参与度，选择k个节点作为整个体域网数 据传输的中继节点，其中，〇 < k < N，k为经验值； S5、计算出最优的数据传输策略，即其他节点通过S4所述中继节点的数据收发方 案； S6、更新网络层信息，保存现有数据信息，返回S1。 进一步地，S4所述选择k个节点作为整个体域网数据传输的中继节点具体方法 为：依次选择出k个传输参与度最大的节点作为中继节点。 本专利技术的有益效果是： 本专利技术提出了，通过计算出每个节点的传输 参与度，有效地选择出传输参与度大的节点作为中继节点，从而达到降低节点的传输能耗， 保证节点间较高的传输速率的目的。又通过考虑时变多类型体域网架构，实时更新网络信 息，减少远程监控能耗，提高节点电池的寿命。本专利技术与已有体域网的传输方法相比，更加 适用于未来网络架构多变且多类型的传感器体域网，采用动态中继选择方法，将中继作为 服务提供者，兼顾降低整个网络的能耗下，又能保持节点间较高传播速率。【附图说明】 图1是传统的传感器体域网结构图。 图2是本专利技术中利用K个中继节点传输的体域网结构图。【具体实施方式】 下面结合实施例和附图，详细说明本专利技术的技术方案。 无线传感器在体域网的应用为例，传感器体域网结构图如图1所示，图2是中继选 择算法的体域网结构图。 假设的条件如下： 每个传感器节点顺序标注，任意节点i表示为i = (1，2, 3, ...，N)，初始时刻任意 节点i的传输能耗度L⑴=0,初始时刻任意节点i的能耗状态Es⑴=0,整个体域网 节点和传输路径表示为加权图{G= (i，}，已知整个网络节点间的平均传输速率I il. 实施例： 步骤1、监控体域网节点的网络结构和能耗，通过测量设备计算出每个节点的能耗 状态，得到表1的数据，表1为节点间的单跳和多跳传输路径能耗。 步骤2、根据不同网络结构节点的动态分布情况，计算出13个节点的传输能耗度。 任意节点i的传输能耗度L (i)，满足L⑴=㈤⑴+Eh⑴]/E。，其中，Eh⑴和E。都可通 过表1得到。从而得出每个节点的传输能耗度E tll⑴。 步骤3、利用每个节点的传输能耗度L (i)，计算出每个节点的传输参与度。任意 节点i的传输参与度NP⑴为其中，N= 13, NjPL1通过表1得知。 本实施例假设，P = 〇. 2, q = 0. 8。 步骤4、根据网络的结构和每个节点的传输参与度，选择出k个传输参与度最大的 节点作为中继节点。 步骤5、利用选择出的中继节点，其他节点通过这k个中继节点进行数据收发，得 出最优的传输策略。 步骤6、更新网络层信息，保存计算得到的数据信息，返回步骤1。 表2为两种模型在体域网中的能耗对比。从表2可以看出与传统方法对比，本发 明的方法大大降低了节点的传输能耗，又能保证较高的节点传输速率。【主权项】1. ，其特征在于，包括如下步骤： 51、 监控体域网节点的网络结构和能耗，通过测量设备计算出每个节点的能耗状态，其 中，节点i的能耗状态表示为氏(i)，ieΛ(i)，Λ(i)为整个体域网节点的集合； 52、 根据不同的网络结构节点的动态分布情况，计算出每个节点的传输能耗度，其中， 节点i的传输能耗度Ed(i) = /Ee，Er(i)表示节点i储存的能量，Eh(i)为节 点i采集的能量，为整个网络节点传输数据的总能耗，Et(i)为节点i的传输能 耗； 53、 利用S2所述Eti(i)，计算出每个节点的传输参与度，其中，节点i的传输参与度Ni表示与节点i数据传输的节点数，N为体域网络总的节点数，P表 示节点i与其他节点信息传输相关度的权值，q表示节点i传输能耗的权值，Eti为整个网 络节点的传输参与度的总和； 54、 根据网络的结构和每个节点的传输参与度，选择k个节点作为整个体域网数据传 输的中继节点，其中，0 <k《N，k为经验值； 55、 计算出最优的数据传输策略，即其他节点通过S4所述中继节点的数据收发方案； 56、 更新网络层信息，保存现有数据信息，返回S1。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于：S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于体域网平台的中继选择方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、监控体域网节点的网络结构和能耗，通过测量设备计算出每个节点的能耗状态，其中，节点i的能耗状态表示为Es(i)，i∈Λ(i)，Λ(i)为整个体域网节点的集合；S2、根据不同的网络结构节点的动态分布情况，计算出每个节点的传输能耗度，其中，节点i的传输能耗度Ecl(i)＝[Er(i)+Eh(i)]/Ec，Er(i)表示节点i储存的能量，Eh(i)为节点i采集的能量，为整个网络节点传输数据的总能耗，Ec(i)为节点i的传输能耗；S3、利用S2所述Ecl(i)，计算出每个节点的传输参与度，其中，节点i的传输参与度Ni表示与节点i数据传输的节点数，N为体域网络总的节点数，p表示节点i与其他节点信息传输相关度的权值，q表示节点i传输能耗的权值，Ecl为整个网络节点的传输参与度的总和；S4、根据网络的结构和每个节点的传输参与度，选择k个节点作为整个体域网数据传输的中继节点，其中，0＜k≤N，k为经验值；S5、计算出最优的数据传输策略，即其他节点通过S4所述中继节点的数据收发方案；S6、更新网络层信息，保存现有数据信息，返回S1。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：但黎琳，谢济全，陈升华，孙兆杰，刘晓波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51