一种基于簇的动态地址分配方法

摘要

本发明公开了一种基于簇的无线传感器网络动态地址分配方法，传感器节点的MAC地址由簇地址和簇内地址构成，首先通过簇合并构成簇地址复用区域以获得簇地址，然后为簇内各节点分配不等长的簇内地址；接着进行基于效用函数的地址更新，综合考虑各节点当前和历史耗能情况以决定簇内节点地址更新时机。本发明的方法能够减少节点的平均地址长度，避免地址冲突，有效降低了传输节点地址而导致的能量消耗，延长了网络寿命，具有较高的实用价值。

主权项

1.一种基于簇的动态地址分配方法，其特征在于，按照以下步骤实施：第一步：初始化①分簇：以R′为边长，将边长为a的传感器网络划分为若干个正方形小区，每个小区内的节点为一个簇；其中，R′＝0.7R，R为节点的通信半径；②每个节点i根据物理位置信息(x′_i，y′_i)获得簇地址A_i：其中，x′_i，y′_i分别为节点i的横、纵坐标，mod为取余运算，为向下取整运算，dec2bin为十进制转换为二进制，A_i为节点i的簇地址；③在每个簇内，中心节点为簇内每个节点分配簇内地址B_i：i)对于节点i，计算比例因子直到簇内所有的ω_i都计算出来；其中，n_i为节点i的一跳邻居节点个数，E_i(T)为节点i在当前时刻T的剩余能量；ii)簇内各节点按照ω_i从大到小进行排序；iii)中心节点对其进行簇内地址的分配，其长度是从小到大的，即0，1，00，01，10，…；④通过“簇地址A_i+簇内地址B_i”的形式进行拼接就成为节点的MAC地址；第二步：地址更新地址更新是以簇为单位的，对每个簇，簇内每个节点都要进行如下步骤：①簇内节点进行更新判断若簇内发起更新请求的节点数目占簇内总结点的百分比达到σ(σ为更新阈值时)，该簇节点进行第②步；若簇内发起更新请求的节点数目占簇内总结点的百分比未达到σ，该簇内节点地址不变；根据以下方法判断节点是否需要更新：i)对于节点i，计算剩余能量比并判断是否有μ_i＜μ₀，若是，进行第ii)步；若否，对于i+1进行第i)步，其中，μ₀为剩余能量比阈值；ii)对于节点i，计算节点当前时刻的剩余能量E_i(T)并判断是否有E_l＜E_i(T)＜E_u，若是，进行第iii)步；若否，对于i+1进行第i)步，其中E_u、E_l分别为剩余能量的上限阈值和下限阈值；iii)对于节点i，计算$U_i=e^{E_i\left(T\right)}-({\mu }_0-{\mu }_i)\alpha ·E_i\left(T\right)-\beta$并判断是否有U_i＜0，若是，发起更新请求；若否，对于i+1进行第i)步，其中，U_i表达式为构建的效用函数，α、β为函数中的常数系数，并且有$0<\alpha <\frac{e^{E_u}-\beta }{{\mu }_0\text{·}{E}_u},$$\beta =e^{E_l};$②地址更新i)对于簇内节点i，计算直到簇内所有的ω_i都计算出来；ii)簇内各节点按照ω_i从大到小进行排序；iii)中心节点对其进行簇内地址B_i的重新分配，其长度是从小到大的，即0，1，00，01，10，…；iv)“簇地址A_i+簇内地址B_i”拼接就成为节点更新后的MAC地址；③每经过时间周期T₀，都进行地址更新，即进行第二步的①、②小步，直到网络寿命终止。