专利名称：一种链式无线传感器网络节点部署方法
技术领域：
本发明属于无线网络通信技术领域，尤其涉及一种链式无线传感器网络节点部署方法。
背景技术：
在链式无线传感器网络的数据采集中，各节点将采集的数据，通过无线中继的方式，逐渐汇聚到SINK节点，如
图1所示。由于链式无线传感器网络拓扑的特点，任何一个局部区域的节点的失效，将导致全网无法工作，即任何局部区域节点的寿命，决定着整个网络的寿命。然而，在链式无线传感器网络的数据传输过程中，靠近SINK节点的传感器节点，由于需要转发较多的数据而消耗更多的能量，因而其寿命较低，从而制约着全网的寿命。为了提高网络寿命，通常需要部署较多的节点在链式无线传感器网络中。因此，如何在一定的网络数据采集量要求下，合理部署给定的传感器节点数目，以提高整个链式无线传感器网络寿命，成为一个挑战。现有的相关方法主要有如下(1)非均勻部署方法，见 G. Chen, Ζ. Zhu, G. Zhou, C. Shen and Y. Sun, "Sensor deployment strategy for chain-type wireless underground mine sensor network，，， The Journal of China University of Mining & Technology,vol. 18,no. 4,pp. 561-566, Dec. 2008，这种方法让链式无线传感器网络上各节点的部署距离不相等，靠近SINK节点的传感器节点之间距离较小，远离SINK节点的传感器节点之间距离较大，这样，网络的寿命得到有效提高。然而，这种方法对靠近SINK节点的传感器节点能耗改善十分有限，不能通过无限减小节点间距离来无限降低靠近SINK节点的传感器节点能耗；而且节点间距离的不断减小，使得网络需要更多的节点部署数目。(2)冗余节点部署方法，见 Gongben Can, Shaorong Wang, “ A New Node Deployment Scheme for Wireless Sensor Networks " , the 4th International Conference on Computer Science & Education，Jul. 2009，这种方法改变了上述方法中所有节点参与中继传输的方式，而是采用部分节点作为冗余节点进行备份使用，靠近SINK节点的区域部署较多的传感器节点，它们进行轮换工作。然而，这种方法只是给出随机部署下在不同区域中需要部署的节点密度期望，并不能给出给定节点数情况下的节点有效部署方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种链式无线传感器网络节点部署方法，可在给定传感器节点数目和部署总长度下，给出简便实用且低能耗的节点部署策略，该策略可使网络寿命显著优于现有最新的节点部署方法。一种链式无线传感器网络节点部署方法，在长度为L的区域A内布置N个传感器节点，具体为第1步从N个未部署节点中取M个等间隔部署在区域A内，将这M个节点的位置按照其与汇聚节点的距离由远至近依次标记为L1, L2, L3,…Lsh，Lm ；第2步重复执行Cbploy(S1)操作直到节点部署完或部署处；若部署至
iIMl处时还存在未部署节点，则进入第3步，「]表示向上取整；其中，所述Cbploy(S1)操作的定义为取一个未部署节点部署在序列S1 = {LM， V1, Lm_2, -LJ中的第一个位置，并将该位置从序列S1中剔除；第3步重复执行Cbploy(S2)操作直到节点部署完或Cbploy(S2)操作次数达到2 次；若Cbploy(S2)操作次数达到2次后还存在未部署节点，则执行Cbploy(S1)操作1次， 否则，结束；若执行1次cbploy (S1)操作后还存在未部署节点，则重复第3步直到节点部署
完或部署到7P^l位置处；若部署到7IMl位置处还存在未部署节点，则进入第4步，否则，结
束；其中，所述Cbploy(S2)操作的定义为取一个未部署的节点部署在序列S2 = {LM， V1, Lm_2, -LJ中的第一个位置，并将该位置从序列S2中剔除；第M步(Μ. 1)重复执行d印Ioy (Ssh)操作直到节点部署完或d印Ioy (Ssh)操作次数达到 M-I次；若d印Ioy (Ssh)操作次数达到M-I次后还存在未部署节点，则进入步骤(M. 2)，否则，结束；其中，deploy(Sm^1)操作的定义为取一个未部署的节点部署在序列Ssh = {LM， V1, Lm_2, -LJ中的第一个位置，并将该位置从序列Ssh中剔除；(M. 2)重复执行d印Ioy (SM_2)操作直到节点部署完或d印Ioy (SM_2)操作次数达到 M-2次；若d印loy(SM_2)操作次数达到M-2次后还存在未部署节点，则进入步骤(M. 3)，否则，结束；其中，deploy(SM_2)操作的定义为取一个未部署的节点部署在序列SM_2 = {LM， V1, Lm_2, -LJ中的第一个位置，并将该位置从序列SM_2中剔除；(M. 3)重复d印Ioy (SM_3)操作直到节点部署完或d印Ioy (SM_2)操作次数达到M-3 次；若d印loy(SM_3)操作次数达到M-3次后还存在未部署节点，则进入步骤(M. 4)，否则，结束；其中，deploy(SM_3)操作的定义为取一个未部署的节点部署在序列SM_3 = {LM， V1, Lm_2, -LJ中的第一个位置，并将该位置从序列SM_3中剔除；......(M.M-1)执行Cbploy(S1)操作1次，若还存在未部署节点且未部署到L1位置处， 则返回步骤(M. 1)，否则，返回步骤(2)。
权利要求
1. 一种链式无线传感器网络节点部署方法，在长度为L的区域A内布置N个传感器节点，具体为第1步从N个未部署节点中取M个等间隔部署在区域A内，将这M个节点的位置按照其与汇聚节点的距离由远至近依次标记为L1, L2, L3,…Lsh，Lm ；第2步重复执行Cbploy(S1)操作直到节点部署完或部署处；若部署至处时还存在未部署节点，则进入第3步，「1表示向上取整；其中，所述Cbploy(S1)操作的定义为取一个未部署节点部署在序列S1 = {Lm，Lsh， LM_2，-LJ中的第一个位置，并将该位置从序列S1中剔除；第3步重复执行cbploy (S2)操作直到节点部署完或cbploy (S2)操作次数达到2次；若 deploy(S2)操作次数达到2次后还存在未部署节点，则执行Cbploy(S1)操作1次，否则，结束；若执行1次Cbploy(S1)操作后还存在未部署节点，则重复第3步直到节点部署完或部署到7P^位置处；若部署到7IA^位置处还存在未部署节点，则进入第4步，否则，结束；其中，所述Cbploy(S2)操作的定义为取一个未部署的节点部署在序列S2 = {Lm，Lsh， LM_2，-LJ中的第一个位置，并将该位置从序列S2中剔除；第M步(Μ. 1)重复执行d印Ioy (Ssh)操作直到节点部署完或d印Ioy (Ssh)操作次数达到M-1 次；若d印Ioy(Ssh)操作次数达到M-I次后还存在未部署节点，则进入步骤(M. 2)，否则，结束；其中，deploy(Sm^1)操作的定义为取一个未部署的节点部署在序列Ssh = {LM，Lsh， LM_2，-LJ中的第一个位置，并将该位置从序列Ssh中剔除；(M. 2)重复执行d印loy(SM_2)操作直到节点部署完或d印loy(SM_2)操作次数达到M-2 次；若d印loy(SM_2)操作次数达到M-2次后还存在未部署节点，则进入步骤(M. 3)，否则，结束；其中，cbploy(SM_2)操作的定义为取一个未部署的节点部署在序列SM_2 = {Lm，Lsh， LM_2，-LJ中的第一个位置，并将该位置从序列SM_2中剔除；(M. 3)重复d印loy(SM_3)操作直到节点部署完或d印loy(SM_2)操作次数达到M-3次；若 deploy (SM_3)操作次数达到M_3次后还存在未部署节点，则进入步骤(M. 4)，否则，结束；其中，cbploy(SM_3)操作的定义为取一个未部署的节点部署在序列SM_3 = {Lm，Lsh， LM_2，-LJ中的第一个位置，并将该位置从序列SM_3中剔除；(M.M-1)执行Cbploy(S1)操作1次，若还存在未部署节点且未部署到L1位置处，则返回步骤(M. 1)，否则，返回步骤(2)。
2.根据权利要求1所述的链式无线传感器网络节点部署方法，其特征在于，所述M < N _ 「3Z 2L1 胸五, 。
全文摘要
本发明提供了一种链式无线传感器网络节点部署方法，该方法针对链式无线传感器网络数据传输中因为能耗不均衡而导致的网络低寿命问题，采用多级阶梯式备份节点的思想，将给定的节点合理地部署在狭长区域中，从而获得较高的网络工作寿命。
文档编号H04W84/18GK102325388SQ201110181508
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者张奎, 江涛, 郭鹏, 钱思维 申请人:华中科技大学