一種基于節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的多維無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)容量測(cè)算方法
【專利摘要】一種基于節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的多維無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)容量測(cè)算方法，定義無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間內(nèi)所能傳輸?shù)淖畲笮畔⒘繛榫W(wǎng)絡(luò)容量，其中包括網(wǎng)絡(luò)信道信噪比模型、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量消耗模型、網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間計(jì)算模型和圖論模型，建立基于信噪比和網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間的多維網(wǎng)絡(luò)容量計(jì)算模型；使用Grover算法進(jìn)行優(yōu)化控制使得多維網(wǎng)絡(luò)容量計(jì)算模型逼近網(wǎng)絡(luò)容量上限，得到多維無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)容量。本發(fā)明提供一種綜合考慮信噪比和網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間兩維信息的基于節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的多維無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)容量測(cè)算方法。
【專利說(shuō)明】一種基于節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的多維無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)容量測(cè)算方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，尤其是一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)容量的測(cè)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由大量傳感器節(jié)點(diǎn)以多跳自組織方式構(gòu)成的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)俱有組網(wǎng)靈活、不受有線設(shè)備約 束等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于緊急搜救、軍事演習(xí)和醫(yī)療救治等實(shí)際應(yīng)用中，已經(jīng)引起產(chǎn)業(yè)界的高度重視，并逐漸發(fā)展成為21世紀(jì)最有前景的技術(shù)。其中，如何計(jì)算無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)整體信道特性和傳輸協(xié)議下所能夠支持的最大信息流便是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)容量問(wèn)題，也是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)研究和設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)。但是，由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特殊性(拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多變、多路徑衰落效應(yīng)等)，使得無(wú)線網(wǎng)絡(luò)吞吐量遠(yuǎn)小于有線網(wǎng)絡(luò)，并不能直接應(yīng)用香農(nóng)公式計(jì)算無(wú)線網(wǎng)絡(luò)容量。因此，針對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)算法計(jì)算無(wú)線網(wǎng)絡(luò)容量并采取措施提高網(wǎng)絡(luò)容量成為一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。
[0003]通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的研究，發(fā)現(xiàn)在不同的文獻(xiàn)中網(wǎng)絡(luò)容量有多種定義各不相同，在不同的應(yīng)用環(huán)境下具有不同的物理含義。Gupta和Kumar提出的傳輸容量，即網(wǎng)絡(luò)中最大節(jié)點(diǎn)密度與成功傳輸比特速率的乘積被廣泛的認(rèn)可，并被認(rèn)定為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)容量研究的里程碑。2000年，Gupta發(fā)表的論文中，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置、傳輸功率、業(yè)務(wù)類型等不同設(shè)置提出任意網(wǎng)絡(luò)模型和隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型。
[0004]i表示發(fā)送節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)，j表示接收節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)，Pi (t)表示時(shí)刻t發(fā)送節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，Y (t)表示時(shí)刻t兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間(即節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j)的信道增益，則接收節(jié)點(diǎn)j的接收功率可以表示為Pi(t) Yij(t)。任意時(shí)刻t，如果接收節(jié)點(diǎn)的信噪比滿足如下公式，則說(shuō)明發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)間能夠進(jìn)行通信。
【權(quán)利要求】
1.一種基于節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的多維無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)容量測(cè)算方法，其特征在于:所述測(cè)算方法包括以下步驟: I)建立基于信噪比和網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間的多維網(wǎng)絡(luò)容量計(jì)算模型，過(guò)程如下: 假設(shè)在網(wǎng)絡(luò)初始時(shí)刻，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量都相同為一個(gè)定值Etl，那么，時(shí)刻t節(jié)點(diǎn)k的剩余能量Ek(t)隨時(shí)間變化函數(shù)關(guān)系式表示如下:
Ek (t) = E0-k1ETx-k2ERx-k3 (ETx+ERx) 其中，Etx表示發(fā)送者能量消耗，Eex表示接收者能量消耗，Ic1表示k節(jié)點(diǎn)作為發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的次數(shù)，k2表示k節(jié)點(diǎn)作為接收節(jié)點(diǎn)接收?qǐng)?bào)文的次數(shù)，k3表示k節(jié)點(diǎn)作為中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的次數(shù)； 以網(wǎng)絡(luò)中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)因能量消耗退出網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間定義網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，生存時(shí)間T數(shù)學(xué)模型表達(dá)式如下所示:
2.如權(quán)利要求1所述的基于節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的多維無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)容量測(cè)算方法，其特征在于:所述步驟2)中，根據(jù)連通矩陣構(gòu)建NXN的操作矩陣U，操作矩陣需要包含網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間和中斷概率兩種信息，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)i都維護(hù)著這樣一個(gè)操作矩陣U = (Uimn)NXN，構(gòu)造方式如下:
【文檔編號(hào)】H04W84/18GK104038949SQ201410193560
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】周凱, 蔣維, 孟利民 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)