专利汇可以提供无线传感器网络中分层数据回传链路能量收集存储方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种无线 传感器 网络中分层数据回传链路 能量 收集存储方法,包括以下步骤:建立 无线传感器网络 ,按一定的区域划分成簇,每个区域中的 节点 把数据传递给簇头后,簇头组成数据回传链路,把数据传递到数据收集器;网络中设置一个或若干个无线能量传输装置,把 太阳能 或 风 能 转化为电磁能使用定向天线传输出去,簇头装备 能量收集 装置,能够收集存储能量。采用本 发明 所提出 算法 能够确定针对传感器网络中基于簇头的数据回传链路能量收集存储量的大小,能最大化系统总收益即数据回传总收益减去簇头节点收集能量所耗费的能量传输代价再减去能量存储损失代价。,下面是无线传感器网络中分层数据回传链路能量收集存储方法专利的具体信息内容。
1.一种无线传感器网络中分层数据回传链路能量收集存储方法,其特征在于,所述方法建立无线传感器网络,按一定的区域划分成簇;每个区域中的节点把数据传递给簇头后,簇头组成数据回传链路,把数据传递到数据收集器,网络中设置一个或若干个无线能量传输装置,把太阳能或风能转化为电磁能使用定向天线传输出去;簇头装备有能量收集装置,能够收集存储能量;
所述数据收集器是无线传感网络所感知到的数据最终上报的中心,所有的智能电表的读数都要上报信息中心;能量收集装置是每个簇头节点所配备的装置,以无线充电的手机装备有电磁耦合感应装置;
所述方法考虑一条n个簇头节点组成的数据回传链路,无线能量传输装置发电量为μ
0kwh;簇头i存储Si的能量,将会耗费无线能量传输装置εiSi电量,其中εi是充电的效率常数,由无线能量传输装置的距离所决定,耗费εiSi电量将引入viSi代价;则vk表示回传链路中第k个节点通过无线传输存储单位能量所造成的代价;实际状况中,vk和μ0成正比关系,μ0越大则vk会越大;
所述方法对网络中参数设置如下:第i个簇头到无线能量传输装置的距离是hi;该条数据回传链路上数据传输速率记为 α为整条回传链路的速率减少的效用常数,速率降低个I单位,导致网络整体效用减小为α×I;第i个簇头到第i+1个簇头节点之间的距离为di,无线信道衰落系数为fi;回传链路使用的带宽记为w;
所述方法包括以下步骤:
(1)无线传感器网络中,传感器数据需要回传到数据收集器;设置数据回传速率要求为根据信息理论香农公式 计算出到每个簇头所需要的发送功率
为了简便叙述,引入一替代函数记为 式中,n0表示当前
通信环境的白噪声功率;
(2)由于网络中使用了无线能量传输装置对数据簇头充电;则簇头i存储Si的能量,将会耗费无线能量传输装置εiSi电量,其中εi是充电的效率常数,由无线能量传输装置的距离所决定,耗费εiSi电量将引入viSi代价;
(3)假设数据回传链路第一个簇头在一段时间内,需要回传的数据量为D(bits);D为一个随机变量,分布函数为累积分布函数F(x),记 由于簇头之间的传输距离
不同,在一定的速率传输要求下,簇头i的所需要耗费的能量为 焦
耳;
(4)簇头i以速率 传输一单位数据,所耗费的能量表达为φ(w)/fi;簇头i收集能量的效率表示为μi单位能量/单位时间;因此,使用 表达传输一单位数据耗费的能量收集时间;另外,定义 为簇头节点i的传输效率,含义是一单位能量,以速率 传输的数据量;
(5)定义p0为单位数据无延迟的传输到数据收集器时,网络运营者的收益;定义cd为数据延迟代价参数;因此,使用所收集能量传输数据延迟∈j时,网络运营者的单位数据收益为pj=p0-cd∈j;注意到,回传链路有n个簇头节点,因此,会产生n个延迟∈1,∈2,...,∈n;
则系统在某段时间内总收益记为∏c(S),是数据回传总收益减去簇头节点收集能量所耗费的能量传输代价再减去能量存储损失代价;
(6)网络中设置中心化运算节点,在网络业务初始化时,根据网络参数情况,计算每个簇头节点应该存储的能量多少;计算步骤如下:
(a)簇头节点按传输一单位数据耗费的能量收集时间∈i排序,最小的∈i值的簇头节点被标记为1,依次类推;
(b)最初簇头节点被分为n个组,每个组为一个单独的簇头节点;
(c)使用符号g表示第g个簇头组;lg表示改组的第一个簇头,rg表示该组中最后一个簇头;定义
则当 条件满足时,合并第g组和第g+1组簇头为新的第g组簇头;
式中,mlg,rg表示设置式子中参数a=lg,b=rg; 表示设置式子中参数a=lg+1,b=rg+1;
(d)上式中vk由如下方法确定:簇头i存储Si的能量,将会耗费无线能量传输装置εiSi电量,其中εi是充电的效率常数,由无线能量传输装置的距离所决定,耗费εiSi电量将引入viSi代价;则vk表示回传链路中第k个节点通过无线传输存储单位能量所造成的代价;
(e)合并过程持续进行直到合并条件对所有的组都不满足;
(f)对每一个簇头组解如下方程,得到该组中每个簇头存储的能量多少;
T=Sifi,a≤i≤b;
式中,ma,b由式(1)定义;F(T)为该数据回传链路在某段时间内传输数据量小于等于T的概率;T表示数据量大小;Si表示该节点提前进行能量收集所存储的能量。
2.根据权利要求1所述无线传感器网络中分层数据回传链路能量收集存储方法,其特征在于,所述簇头节点的存储策略为S={S1,...,Sn},该存储策略是指无线传感器网络针对未来某一段时间数据量回传所做的能量储备策略;也就是基于未来某段时间内数据回传量的概率分布。
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