平均转发的数据包的个数为：
[0130] 在一个数据采集周期内，中心区域节点的平均能量消耗为：
[0131] Em(R)=NUM(R) ? ETr(R)+ETx(R),
[0132] 将公式（1)，（3)，（5)带入(6)可得：
[0134] 其中，ei由R的大小决定，当R<do时，ei = ￡fs，R》do时，ei = eamp。
[0135] 3)推广至多跳通信。第i环区域的节点平均转发数据包的个数为：
[0137] 其中 a = nR。
[0138] 第i环区域的节点平均能量消耗为：
[0139] Em(iR)=NUM(iR) ? ETr(iR)+ETX(iR)，
[0140] 代入公式得：
[0142] 4)分析单跳通信的能量消耗。当i = l，R = a时，簇内所有节点与簇首直接通信，节 点平均能量消耗为：
[0143] Es'=Eeiec+e*ak;
[0144] 5)若第i环区域的节点与簇首进行单跳通信，节点的平均能量消耗为：
[0145] Es(iR)=Eeiec+^(iR)k,i > 1；
[0146] 6)假设网络的生命周期有T轮，则节点的平均能量消耗为：
[0147] E(iR，P)=PTEs(iR) + (l-P)TEm(iR)，
[0148] 考虑中心节点的能量消耗为：
[0149] E(R，P)=PTEs(R) + (l-P)TEm(R)，
[0150] 最外环区域节点的能量消耗为： E(a,P) = PTE'(a) + (\ - P)TE'"(a)
[0151] ； =PTE'(a) + (\- DTE'iR)
[0152] 7)令￡(&，？）=￡(1?，？)可解出最优的单跳通信概率：
[0154] 步骤7:进行数据传输。本轮数据传输完毕后，更新节点的剩余能量。若网络中还有 存活节点，进行下一轮的网络构建，转向步骤2;否则，网络生命周期结束。
[0155] 如图2所示，本发明为异构融合用电信息采集网络中节点链路调度方法的网络模 型，将监测环境抽象为一个AX A的矩形二级能量异构的融合网络，忽略其他异构因素。网络 中的节点仅包含高能节点和普通节点，高能节点的初始能量高于普通节点。网络中的N个节 点随机均匀分布网络区域，网络中节点不具备移动性，可以直接与Sink节点通信，也可以与 其他网络节点进行通信，节点间可以交互具体位置信息。整个网络中有且仅有一个Sink节 点部署在网络区域内部中心位置(Sink点的位置对网络性能的研究没有影响）。本文采用层 次组网的思想，将网络区域分成m个簇，每个簇中有且仅有一个簇首节点，其余为从节点。簇 首收集簇内信息，融合数据并把数据直接发送给Sink节点。非簇首节点与簇首通信可以选 择单跳模式或者多跳模式。其中，单跳模式可以减少离簇首近的节点转发数据的负担，然而 多跳模式可以减小离簇首远的节点的长距离通信的负担。
[0156] 如图3所示，网络中的簇的覆盖区域认为是圆形的，一个簇中只有唯一簇首，为保 证所有的簇能够覆盖整个网络区域，设簇的半径为a:
>若一个簇内最多可以进行 n跳通信，则将将簇分成n个等间隔的同心环，从内向外圆环分别编号为第1层，第2层，…， 第n层，如图2,则单跳的通信范围为
从节点的与簇首通信时以P的概率选择单跳模 式，以1-P的概率选择多跳模式，使整个网络的能量消耗均衡，在进行多跳通信时，环内的节 点为环外节点提供转发服务。
[0157] 本发明考虑的是数据上行通信的情况，因此在一轮数据采集周期，认为从节点只 与所在簇的从节点或簇首进行通信，簇首收集整个簇中从节点的数据，并与Sink节点通信， 完成整个簇内数据的上传任务。设Eo表示普通节点的初始能量，E h表示高能节点的初始能 量。h为高能节点所占比例，则在总的N个节点中有hN个高能节点，（l-h)*N个普通节点。 [0158]本发明采用普遍应用的无线能量模型，发送节点和接收节点之间的距离d小于do 时，采用自由空间模型，发射功率呈d2减;否则采用多路径衰减模型，发射功率呈d4衰减，在 发送和接收1比特消息经过距离为d的过程中能量消耗定义如下式所示。
[0160] Erx(cI) Eelec ?
[0161] 其中，E&。为处理一个数据包的能耗，ETx为发送电路的耗损能量，ERx为接收电路的 耗损能量，分别为两种信道模型下功放系数，临界距离
。则节点转发 一个包的能量消耗为：
[0162] ETr(d)=ETx(d)+ERx(d)〇
[0163] 由于簇首节点既要承担组织成簇，收集簇内信息，又要融合数据并把数据转发给 基站的任务，因此，簇头节点的能量消耗要比普通节点多。簇首节点的能量消耗为：
[0164] EcH(d) =ETx(d)+ERX(d)+EBF，
[0165] 其中Ebf为处理1比特信息所需要的能量。
[0166] 下面结合仿真对本发明的应用效果做进一步的说明：
[0167] i、仿真条件：
[0168] 本发明的仿真中参数的配置如下表所示：
[0170] 2、仿真内容与仿真结果：
[0171] 考虑不同的通信方式，分别对单跳通信方式、多跳通信方式和混合通信方式进行 仿真，结果如下：
[0172] 2a)图4为本发明实施例提供的不同通信模式下网络生命周期的比较。网络生命周 期是指从网络开始运行到全部节点死亡所经历的时间。网络的稳定期是指从网络开始运行 到第一个节点死亡所经历的时间。网络处于稳定期时，所有节点都能正常工作，所以网络的 稳定期越长说明网络越可靠。从图4中可以看出，多跳通信模式下的稳定期为231轮;单跳通 信模式下的稳定期为462轮。混合通信模式下的稳定期为502轮。相对于多跳通信，混合通信 的稳定期延长了 117%，相对于单跳通信，混合通信的稳定期延长了 8.7%，说明采用单跳和 多跳混合通信的方式可以增加网络的稳定期。从图中可以看出三种通信模式下的网络生命 周期在剩余节点不多的情况下一直延续，出现这种情况的可能是因为最后只有高能节点存 活下来，这些节点只需要发送自身的数据包，不需要进行数据处理，节省了部分能量，同时 它们可能分布在sink节点的附近，发送数据包也不会消耗太多能量，所以这段时间持续的 较长。
[0173] 2b)图5为本发明实施例提供的不同通信模式下剩余总能量比较，可知整个网络的 总能量为50J，多跳模式耗能最快，单跳模式和混合模式明显优于多跳模式，混合模式的能 量消耗比单跳模式略慢。在相同的参数设置下，混合模式能量消耗都比多跳模式和单跳模 式少，说明混合模式通信可以较充分的利用能量进行数据传输，能量利用率更高，所以网络 的稳定期最长。
[0174] 2c)图6为本发明实施例提供的不同通信模式下sink节点收到的数据包数目。簇首 在接收到本簇从节点的数据包后，将本簇中所有数据包融合成一个数据包发送给Sink节 点，因此sink节点每轮接收到的数据包的数目是每轮中簇头的数目。从图中可以看出，在任 一通信模式下，数据包数目的增长在网络稳定期都是线性的，在生命周期的不稳定期是非 线性的，趋于一个稳定值的，这是因为在稳定期的每轮簇首数目为最优数目，在进入不稳定 期后网络中多数节点能量迅速耗尽死亡，簇首数目也难以维持在原来的数目，迅速减少，数 据包增加量自然会随之减少，数据包的传输量也会趋于一个定值。从图中还可以明显看到， 在混合通信模式下，sink节点接收到的数据包多于另外两种单一通信模式的数据包量。
[0175] 2d)图7为本发明实施例提供的网络稳定期随着网络区域变化的情况。在三种通信 模式下，改变网络区域的大小，其他参数均保持不变。从图中可以看出，单跳网络的稳定期 随