专利名称：一种基于生成树的无线传感网拓扑构建方法
技术领域：
本发明涉及无线传感网领域，尤其涉及的是一种基于生成树的无线传感网拓扑构建方法。
背景技术：
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是由大量资源受限的传感节点组成的无线自组织网络，如何减少全网能耗延长网络生命周期是WSNs最先考虑的问题。拓扑控制是无线传感网的重要技术之一，它通过不时地重组和管理部分节点参数和修改网络拓扑的运作模式，以达到减少能耗，延长网络生命周期，其主要包含拓扑构建和拓扑维护两个过程。拓扑构建是拓扑控制的首要过程，即在保障全网连通性和覆盖度的前提下，关闭原网络中大量的冗余节点，从而建立最小的通信拓扑结构。拓扑构建的实现方式很多， 其中尤以构建虚拟通信主干网较为常见，可以划分为三类1)采用最大独立集(MaximalIndependent Set, MIS)技术,寻找能覆盖全网所有节点的最小不连接的独立节点集,然后选择网关节点(Gateway)连接各个独立节点，从而使之连通。2)采用构造树技术,选择一个节点作为初始点(通常选择Sink节点)，然后沿着该节点的邻居节点发散出去，直到覆盖整个网络为止。3)剪枝技术(Pruning Technique),与构造树技术是两个截然相反的过程,起始于全网的一个较大子集，其中包含大量的冗余支配节点，裁剪掉不必要的节点，即关闭已经被支配节点覆盖的冗余活跃节点。上述构建方法在能量利用率和网络生命长度等方面存在缺陷，所以急切需要新的拓扑构建方法来解决这些问题。
发明内容
为了克服现有的无线传感网拓扑构建方法的能量利用率较低、网络生命较短的不足，本发明综合考虑了距离和剩余能量等因素，提供了一种基于生成树的无线传感网拓扑构建方法(Reliable Topology Construction based Spanning Tree, RTCST),以构建接近最优的网络拓扑，避免不必要的能耗，有效的延长了网络的生命周期。本发明采用如下技术方案实现，包括以下步骤一种基于生成树的无线传感网拓扑构建方法，包括以下步骤I)进行邻居侦测传感网络初始化后,全网各节点便处于Initial状态,生成树构造起始于Sink节点，所述Sink节点为父亲节点，标记其为Active状态；Sink节点向四周广播Hello消息，并设定等待时间，在其通信覆盖范围的节点接收到该数据包后向Sink节点发送ParentConfirm消息,并把自身标为Temporary状态；在此回复的过程中，这些临时子节点也将根据接收信号强度计算得出与父亲节点的距离附在确认消息中发回给准父亲节点，Sink节点在接收到确认消息包后，按照式(I)对临时子节点进行降序排列并生成关系表
权利要求
1.一种基于生成树的无线传感网拓扑构建方法，其特征在于包括以下步骤 1)进行邻居侦测 传感网络初始化后，全网各节点便处于Initial状态,生成树构造起始于Sink节点,所述Sink节点为父亲节点,标记其为Active状态；Sink节点向四周广播Hello消息,并设定等待时间，在其通信覆盖范围的节点接收到该数据包后向Sink节点发送Parent Confirm消息，并把自身标为Temporary状态；在此回复的过程中，这些临时子节点也将根据接收信号强度计算得出与父亲节点的距离附在确认消息中发回给准父亲节点，Sink节点在接收到确认消息包后，按照式(I)对临时子节点进行降序排列并生成关系表
2.如权利要求I所述的基于生成树的无线传感网拓扑构建方法，其特征在于在所述步骤I)中，如果某些节点在接收到Hello消息前就已经被标注为Active或Sleeping状态，自动忽略Parent Confirm消息。
3.如权利要求I或2所述的基于生成树的无线传感网拓扑构建方法，其特征在于在所述步骤I)中，如果在规定的等待时间内准父亲节点没有收到任务回复消息包，则表明该节点无需覆盖任何子节点，那么标记自身为Sloping状态并且立即关闭自己。
4.如权利要求I或2所述的基于生成树的无线传感网拓扑构建方法，其特征在于在所述步骤3)中，如果没有收到任何潜在的子节点的任何消息，那么该临时子节点将转为Sleeping状态，正式关闭自己。
5.如权利要求I或2所述的基于生成树的无线传感网拓扑构建方法，其特征在于在所述步骤I广3)中，所有的节点只在Initial、Temporary、Active和Sleeping四个状态下轮换，且直到所有节点都分属于Active或Sleeping状态才停止运行。·
全文摘要
一种基于生成树的无线传感网拓扑构建方法，包括以下步骤1)进行邻居侦测，根据从邻居节点返回的消息计算出各个邻居节点成为其(父亲节点)子节点的最大概率，然后将临时子节点进行降序排列并且生成关系表；2)进行子节点选择，计算确定子节点的个数，然后向各个将被确定为子节点的临时子节点发送该关系表与确认消息，没有收到关系表与确认消息的临时子节点将等待自我救赎；3)自我救赎，暂未被父亲节点确定为子节点的临时子节点想自己覆盖范围的节点广播Hello消息，并在等待时间范围内接收到邻居节点的回复消息，则其自我救赎成功。本发明能量利用率较高、网络生命长。
文档编号H04W84/18GK102946649SQ20121042457
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者洪榛, 李喜乐, 梁晓, 陈本永, 张建新 申请人:浙江理工大学