着网络规模的增加迅速缩短，多跳模式下稳定期缩短的最慢，混合模式的稳定期缩短的 程度介于二者之间。可见多跳网络适应网络规模变化的能力最强，单跳网络适应网络规模 变化的能力最弱。将单跳通信与多跳通信结合，组成的混合通信模式可以提高网络的适应 能力。
[0176]以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种异构融合用电信息采集网络中的节点链路调度方法，其特征在于，该方法为:根 据网络区域中节点的能量消耗确定网络区域的最佳分簇数目，在所述网络区域中选取若干 个簇首节点，当簇首节点的数目小于等于最佳分簇数目时，根据最小距离准则将所述网络 区域中的从节点加入到匹配的分簇中；根据能量消耗均衡准则确定每个分簇中从节点的通 信模式，最后所述从节点根据通信模式进行数据传输。2. 根据权利要求1所述的异构融合用电信息采集网络中的节点链路调度方法，其特征 在于，该方法还包括：当簇首节点的数目大于最佳分簇数目时，将距离最近的两个簇首节点 中能量大的一个选为簇首节点，另外一个成为从节点，直至簇首节点的数目等于最佳分簇 数目。3. 根据权利要求1所述的异构融合用电信息采集网络中的节点链路调度方法，其特征 在于，所述从节点根据通信模式进行数据传输之后，该方法还包括:本轮数据传输完毕后， 更新从节点的剩余能量，若网络区域中还有存活节点，进行下一轮的网络构建;否则，所述 网络区域的生命周期结束。4. 根据权利要求1所述的异构融合用电信息采集网络中节点链路调度方法，其特征在 于:所述网络区域分成m个分簇，每个分簇中有且仅有一个簇首节点，其余为从节点，所述簇 首节点收集该分簇内信息，融合数据并把数据直接发送给Sink节点，所述从节点与簇首节 点通信采用单跳模式或者多跳模式。5. 根据权利要求1所述的异构融合用电信息采集网络中节点链路调度方法，其特征在 于，所述根据网络区域中节点的能量消耗确定网络区域的最佳分簇数目，具体通过以下步 骤实现： 步骤1.1，分析簇中从节点的能量消耗，在网络生命周期T内，一个分簇中的从节点的所 有能量消耗为：步骤1.2,分析网络中整个簇的能量消耗为： Etotai = Enon-ch+Ech ? 将相关公式代入可得：βΕ 步骤1.3，Etcltal是关于m的非单调函数，令：= 0 (Ml · 步骤1.4，解出m的值，得到最佳分簇数目6. 根据权利要求1所述的异构融合用电信息采集网络中节点链路调度方法，其特征在 于，在所述网络区域中选取若干个簇首节点，具体通过以下步骤实现： m 步骤2.1，由最佳分簇数目mcipt得到期望的簇首节点比例为α；?=f; 步骤2.2,设节点Si被选为簇首的周期为ti，Qi为Si在ti轮中在选簇首的平均概率， G 1，SEKr)表示&在第r轮剩余的能量值，设0r)表示网络在第r轮的平均能量值，步骤2.3,在第r轮，用此时节点的能量与网络平均能量做比值，得到步骤2.4,利用公式如下公式计算各节点成为簇首的概率 '7 其I: 步骤2.5,每个节点产生一个0~1之间的随机数，并计算一个门限值，若随机数小于该 门限值，该节点成为候选簇头，门限值计算如下：其中:r是目前进行的轮数;G代表最近^轮中还没有当选过簇头的节点集合。7. 根据权利要求1所述的异构融合用电信息采集网络中节点链路调度方法，其特征在 于，所述根据能量消耗均衡准则确定每个分簇中从节点的通信模式，具体通过以下步骤实 现： 步骤3.1，计算选择单跳通信的概率； 步骤3.2，每个分簇产生一个0~1之间的随机数； 步骤3.3,利用公式计算一个门限彳]穿随机数小于该门限值，该 簇中的从节点采用单跳通信方式，否则采用多跳通信方式。8. 根据权利要求7所述的异构融合用电信息采集网络中节点链路调度方法，其特征在 于，所述步骤3.1中计算选择单跳通信的概率，具体通过以下步骤实现： 步骤3.1.1，对随机分布的节点位置进行理想化，认为第η环区域的节点都分布在边界 上，如认为中心区域的节点与簇首的通信距离为R;第2环区域内节点与簇首的通信距离为 2R； 步骤3.1.2,分析一种最简单的2跳通信，因为节点均匀分布在整个网络区域，中心区域 每个节点平均转发的数据包的个数％·在一个数据采集周期内，中心区域节点的平均能量消耗为： Em(R)=NUM(R) · ETr(R)+ETx(R) 将公式(1)，（3)，（5)带入(6)可得：其中，ει由R的大小决定，当R<do时，e1 = efs，R2 do时，ε1 = ε￡ωιρ; 步骤3.1.3，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：其中a = nR， 第i环区域的节点平均能量消耗为： Em(iR)=NUM(iR) · ETr(iR)+ETx(iR), 代入公式得：步骤3.1.4,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： Es =Eeiec+e*ak； 步骤3.1.5,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： Es(iR)=Eeiec+e^(iR)k,i > 1 步骤3.1.6，假设网络的生命周期有T轮，则节点的平均能量消耗为： E(iR，P)=PTEs(iR) + (l-P)TEm(iR)， 考虑中心节点的能量消耗为： E(R，P)=PTEs(R) + (l-P)TEm(R)， 最外环区域节点的能量消耗为： E(a，P)=PTEs(a) + (l_P)TEm(a) = PTEs(a) + (l-P)TEs(R)； 步骤3.1.7，令E (a，P) = E (R，P)可解出最优的单跳通信概率：9.根据权利要求5所述的异构融合用电信息采集网络中节点链路调度方法，其特征在 于，所述步骤1.2中，每个节点在进行数据传输时的能量消耗的计算步骤如下： 步骤1.2.1，设Eo表示普通节点的初始能量，Eh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； 步骤1.2.2,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，Erx( d ) - Eelec， 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，efseamp分别为两种信道模型下功放系数，临界距离步骤1.2.3，节点转发一个包的能量消耗为： ETr(d) =ETx(d)+ERx(d)； 步骤1.2.4，簇首节点既要组织成簇，收集簇内信息，又要融合数据并把数据转发给基 站，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： EcH(d) =ETx(d)+ERX(d)+EBF， 其中Ebf为处理1比特信息所需要的能量。
【专利摘要】本发明公开了一种异构融合用电信息采集网络中的节点链路调度方法，根据网络区域中节点的能量消耗确定网络区域的最佳分簇数目，在所述网络区域中选取若干个簇首节点，当簇首节点的数目小于等于最佳分簇数目时，根据最小距离准则将所述网络区域中的从节点加入到匹配的分簇中；根据能量消耗均衡准则确定每个分簇中从节点的通信模式，最后所述从节点根据通信模式进行数据传输。本发明通过采用混合通信方式，实现了异构融合网络区域中能耗均衡。
【IPC分类】H04W40/20, H04W40/24, H04W40/10
【公开号】CN105722174
【申请号】CN201610071584
【发明人】李宁, 林大朋, 张夕红, 王伟鹏, 何晓蓉, 王新刚, 童光华, 王刚
【申请人】国网新疆电力公司电力科学研究院, 国家电网公司, 深圳市国电科技通信有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年2月1日