無線傳感器網(wǎng)絡中自適應動態(tài)子網(wǎng)劃分方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡技術領域，特別是涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡中自適應動態(tài)子網(wǎng)劃分方法。
【背景技術】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡由于其低功耗、分布式、自組織、易擴展等優(yōu)點，正逐漸取代傳統(tǒng)的有線傳感器網(wǎng)絡，越來越多的應用到自動控制領域當中。與互聯(lián)網(wǎng)相比，無線傳感器網(wǎng)絡有其自特點，比如無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)量小、數(shù)據(jù)請求頻率高等、網(wǎng)絡節(jié)點少、網(wǎng)絡協(xié)議簡單、對實時性和穩(wěn)定性要求高等。然而現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡拓撲結構是從互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲演變而來，這種網(wǎng)絡拓撲是以距離作為子網(wǎng)劃分的依據(jù)，是一種靜態(tài)結構，子網(wǎng)劃分一旦完成，之后就固定不變，無法根據(jù)網(wǎng)絡負載實時調整子網(wǎng)結構，因此很容易造成網(wǎng)絡不均衡現(xiàn)象，無法充分利用網(wǎng)絡資源。因此如何利用無線傳感器網(wǎng)絡自身特點，開發(fā)出一種能夠自適應動態(tài)調整子網(wǎng)結構的組網(wǎng)方法，更好的滿足無線傳感器網(wǎng)絡的需要，是當前比較迫切的冋題。

【發(fā)明內容】

[0003]針對現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡中靜態(tài)子網(wǎng)結構導致的傳感器網(wǎng)絡負載不均衡、網(wǎng)絡資源利用率低、實時性差、擴展性弱等現(xiàn)象，本發(fā)明目的是:提供一種無線傳感器網(wǎng)絡中自適應動態(tài)子網(wǎng)劃分方法，通過建立整個傳感器網(wǎng)絡的繁忙程度表F來動態(tài)調整子網(wǎng)，從而提高網(wǎng)絡利用率，節(jié)約網(wǎng)絡資源，使得每個傳感器節(jié)點都盡可能實時的通信。
[0004]本發(fā)明的技術方案是:
一種無線傳感器網(wǎng)絡中自適應動態(tài)子網(wǎng)劃分方法，包括以下步驟:
(1)無線傳感器網(wǎng)絡以距離為依據(jù)將無線傳感器劃分為若干個獨立子網(wǎng)，并以此為基礎建立路由表，啟動數(shù)據(jù)傳輸；
(2)在數(shù)據(jù)通信過程中，以時間T為間隔記錄每個節(jié)點發(fā)起的數(shù)據(jù)請求次數(shù)η和數(shù)據(jù)請求交換的總數(shù)據(jù)量c，然后以此為參數(shù)計算出在時間T內某個節(jié)點的當前繁忙程度f。=eto'其中e為自然對數(shù)，k為加權系數(shù)。
[0005](3)最后以節(jié)點個數(shù)和繁忙程度為依據(jù)，動態(tài)調整各個傳感器子網(wǎng)，使得每個子網(wǎng)中的傳感器節(jié)點個數(shù)和子網(wǎng)內所有節(jié)點的繁忙程度之和達到最大近似。
[0006]優(yōu)選的，將計算出的節(jié)點當前繁忙程度與傳感器的上一時間段的繁忙程度f’作加權平均，即節(jié)點繁忙程度f = af’ + f。，其中a為加權系數(shù)，得到整個網(wǎng)絡中所有傳感器節(jié)點的繁忙程度表Ft = F^1, f2, f3....)，其中為節(jié)點I的繁忙程度，f 2為節(jié)點2的繁忙程度，以此類推。
[0007]優(yōu)選的，當需要在傳感器網(wǎng)絡中加入一個新的傳感器節(jié)點時，包括以下步驟:
根據(jù)繁忙程度表Ft，計算傳感器網(wǎng)絡中節(jié)點的平均繁忙程度F’= (f !+ f2+ f3+….)/N，其中N為傳感器網(wǎng)絡節(jié)點總數(shù)，將平均繁忙程度F’作為新加入節(jié)點的初始繁忙程度，從而得到新的繁忙程度表F (f” f2,F’)，再根據(jù)此表動態(tài)調整子網(wǎng)結構，其中4為節(jié)點I的繁忙程度，f2為節(jié)點2的繁忙程度，以此類推。
[0008]優(yōu)選的，當需要在傳感器網(wǎng)絡中刪除一個傳感器節(jié)點時，刪除為此傳感器節(jié)點分配的資源，在下一次更新繁忙程度表時，自動過濾到此節(jié)點的繁忙程度，并再次調整子網(wǎng)結構，動態(tài)劃分子網(wǎng)。
[0009]通過建立整個傳感器網(wǎng)絡的繁忙程度表F來動態(tài)調整子網(wǎng)，從而提高網(wǎng)絡利用率，節(jié)約網(wǎng)絡資源，使得每個傳感器節(jié)點都盡可能實時的通信。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點是:
1.采用動態(tài)子網(wǎng)結構代替靜態(tài)子網(wǎng)結構能夠更加客觀、實時的反映當前傳感器網(wǎng)絡的負載狀態(tài)，從而最大程度利用網(wǎng)絡資源，避免網(wǎng)絡堵塞。
[0011]2.引入一種計算傳感器節(jié)點繁忙程度的數(shù)學模型，從而能夠更加精確的估算傳感器節(jié)點的繁忙程度。
[0012]3.引入繁忙程度表來實時記錄整個傳感器網(wǎng)絡的繁忙程度，動態(tài)反映整個傳感器網(wǎng)絡的繁忙程度。
[0013]4.以平均繁忙程度作為新加入節(jié)點的繁忙程度，從而避免由于新加入節(jié)點導致網(wǎng)絡大幅度調整，使網(wǎng)絡產生短暫性通信風暴，致使網(wǎng)絡擁堵。
[0014]5.刪除傳感器節(jié)點不需要額外處理，從而避免網(wǎng)絡震蕩，節(jié)約網(wǎng)絡資源。
【附圖說明】
[0015]圖1是無線傳感器網(wǎng)絡自適應動態(tài)子網(wǎng)劃分結構圖；
圖2是本發(fā)明的動態(tài)子網(wǎng)劃分流程圖。
[0016]其中:1、無線傳感器網(wǎng)絡服務器，2、無線傳感器網(wǎng)絡子網(wǎng)網(wǎng)關，3、無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，4、無線傳感器網(wǎng)絡手持設備服務器，5、互聯(lián)網(wǎng)。
【具體實施方式】
[0017]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結合【具體實施方式】并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
[0018]實施例:
一種無線傳感器網(wǎng)絡自適應動態(tài)子網(wǎng)劃分方法，包括:
初始狀態(tài)，無線傳感器網(wǎng)絡以距離為依據(jù)將無線傳感器劃分為若干個獨立子網(wǎng)，并以此為基礎建立路由表，啟動數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)通信過程中，以時間T為間隔記錄每個節(jié)點發(fā)起的數(shù)據(jù)請求次數(shù)η和據(jù)請求交換的總數(shù)據(jù)量C，然后以此為參數(shù)計算出在時間T內某個節(jié)點的當前繁忙程度f。= ekn+c；(其中e為自然對數(shù)，k為加權系數(shù))。
[0019]由于某個節(jié)點的繁忙程度可能是短暫的，為了能夠更好的反應每個傳感器節(jié)點的繁忙程度，將計算出的節(jié)點當前繁忙程度與傳感器的上一時間段的繁忙程度作加權平均，即f = af’ + f。，(其中a為加權系數(shù))，從而得到整個網(wǎng)絡中所有傳感器節(jié)點的繁忙程度表Ft = F(fi，f2, f3....)，最后以節(jié)點個數(shù)和繁忙程度為依據(jù)，動態(tài)調整各個傳感器子網(wǎng)，使得每個子網(wǎng)中的傳感器節(jié)點個數(shù)和子網(wǎng)內所有節(jié)點的繁忙程度之和達到最