專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有動(dòng)態(tài)簇頭算法的多層wsn無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)組網(wǎng)方法
—種具有動(dòng)態(tài)簇頭算法的多層WSN無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)組網(wǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種WSN無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的組網(wǎng)方法，特別涉及一種具有動(dòng)態(tài)簇頭算法的多層WSN無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)組網(wǎng)方法。
背景技術(shù)：
目前物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展非常迅速，從組網(wǎng)方式來(lái)說(shuō)有星形網(wǎng)、樹(shù)狀網(wǎng)、mesh網(wǎng)，從層數(shù)來(lái)說(shuō)有平面網(wǎng)和多層網(wǎng)絡(luò)，星狀網(wǎng)、樹(shù)狀網(wǎng)要組成很大的網(wǎng)絡(luò)非常困難，其中的骨干節(jié)點(diǎn)由于負(fù)荷最大也容易最先損壞，造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)或大片網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，mesh網(wǎng)盡管網(wǎng)絡(luò)非常健壯，但是由于路由協(xié)議非常復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)很多時(shí)會(huì)造成組網(wǎng)非常困難，由于傳輸路徑較長(zhǎng)、 傳輸速度慢，而多層網(wǎng)絡(luò)由于采用了分層管理，但是簇頭一般采用指定簇頭的方法，簇頭負(fù)荷最大是網(wǎng)絡(luò)的薄弱環(huán)節(jié)，因此就需要一種能通過(guò)節(jié)點(diǎn)自動(dòng)算出簇頭的組網(wǎng)方法，保證網(wǎng)絡(luò)的安全性和暢通性
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有動(dòng)態(tài)簇頭算法的多層WSN無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)組網(wǎng)方法，保證在某一個(gè)簇頭出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)大面積癱瘓。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種具有動(dòng)態(tài)簇頭算法的多層WSN無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)組網(wǎng)方法，首先將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分為多層，每一層為一級(jí)，一級(jí)由若干個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，所述若干個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)共性將其分為多個(gè)簇，每個(gè)簇內(nèi)選取一個(gè)簇頭，該多個(gè)簇頭形成高一級(jí)的節(jié)點(diǎn)，以此類(lèi)推,形成整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)，所述簇頭如果出現(xiàn)問(wèn)題不能工作，則根據(jù)選取簇頭的方法重新選取簇頭。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述簇頭根據(jù)最短路徑原則、最小能耗原則、能量平衡原則、地理位置信息、負(fù)荷平衡原則，以及每簇節(jié)點(diǎn)的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)、簇內(nèi)成員最大跳數(shù)、通信延遲、信號(hào)強(qiáng)度、環(huán)境噪聲范圍中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)的組合；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，以最短路徑原則選取簇頭的方法為首先在最低一級(jí)的所有節(jié)點(diǎn)中，計(jì)算任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)之間的距離，然后將計(jì)算出來(lái)的所有距離進(jìn)行排序，選取距離所有節(jié)點(diǎn)距離最短的節(jié)點(diǎn)作為簇頭；如果該簇頭出現(xiàn)問(wèn)題不能工作，則重復(fù)上述方法，重新選取簇頭；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在向上一級(jí)通信時(shí)，簇內(nèi)成員首先把數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭，簇頭再把數(shù)據(jù)發(fā)送給集中器或上一級(jí)的簇頭。向下一級(jí)通信時(shí)，集中器把數(shù)據(jù)發(fā)送給高一級(jí)簇頭，高一級(jí)簇頭把數(shù)據(jù)發(fā)送給低一級(jí)簇頭，最終簇頭把數(shù)據(jù)發(fā)送到最低一級(jí)的節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明具有動(dòng)態(tài)簇頭算法的多層WSN無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)組網(wǎng)方法至少具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明首先將最低一級(jí)的所有節(jié)點(diǎn)根據(jù)其共性分為若干個(gè)簇，然后在每個(gè)簇內(nèi)選取出簇頭，最低一級(jí)的簇頭形成高一級(jí)的節(jié)點(diǎn)，依次類(lèi)推，形成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這樣，當(dāng)某一個(gè)簇頭出現(xiàn)問(wèn)題不能工作時(shí)，根據(jù)選取簇頭的方法重新選取出新的簇頭，這樣，在初始選取的簇頭出現(xiàn)問(wèn)題后，新的簇頭可以保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，避免了因?yàn)槟骋粋€(gè)簇頭不能正常工作而引起的網(wǎng)絡(luò)大面積癱瘓的問(wèn)題出現(xiàn)。
具體實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明具有動(dòng)態(tài)簇頭算法的多層WSN無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)組網(wǎng)方法做進(jìn)一步詳細(xì)闡述本發(fā)明旨在實(shí)現(xiàn)一種能夠動(dòng)態(tài)推舉簇頭的組網(wǎng)方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)為多層，每一層，稱(chēng)之為一級(jí)，每一級(jí)包括若干個(gè)節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)根據(jù)一定規(guī)則被分為多個(gè)簇，每一個(gè)簇頭選取一個(gè)代表作為簇頭，這些簇頭形成高一級(jí)的節(jié)點(diǎn)，以此類(lèi)推，形成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。所述簇頭是根據(jù)一定的規(guī)則選取出來(lái)的，如果作為簇頭的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，則根據(jù)所述規(guī)則重新選取簇頭，這樣，在簇頭出現(xiàn)問(wèn)題后，可以快速的選出另一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為簇頭，
避免了因?yàn)榇仡^出現(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)大面積癱瘓的問(wèn)題。低一級(jí)的節(jié)點(diǎn)根據(jù)一定的規(guī)則形成多個(gè)簇，簇內(nèi)成員根據(jù)一定的規(guī)則計(jì)算出簇頭，簇頭形成高一級(jí)的節(jié)點(diǎn)再計(jì)算更高一級(jí)的簇頭一次類(lèi)推。上述選取簇頭的規(guī)則是根據(jù)實(shí)際需要確定的，這些規(guī)則包括最短路徑原則、最小能耗原則、能量平衡原則、地理位置信息、負(fù)荷平衡原則以及每簇節(jié)點(diǎn)的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)、簇內(nèi)成員最大跳數(shù)、通信延遲、信號(hào)強(qiáng)度、環(huán)境噪聲范圍等規(guī)則中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)進(jìn)行綜合判斷。以最短路徑原則為例，選取簇頭的方法如下首先在最低一級(jí)的所有節(jié)點(diǎn)中，計(jì)算任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)之間的距離，然后將計(jì)算出來(lái)的所有距離進(jìn)行排序，選取距離所有節(jié)點(diǎn)距離最短的節(jié)點(diǎn)作為簇頭。如果該簇頭出現(xiàn)問(wèn)題不能工作，則重復(fù)上述方法，重新選取簇頭。在向上一級(jí)通信時(shí)，簇內(nèi)成員首先把數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭，簇頭再把數(shù)據(jù)發(fā)送給集中器或上一級(jí)的簇頭。向下一級(jí)通信時(shí)，集中器把數(shù)據(jù)發(fā)送給高一級(jí)簇頭，高一級(jí)簇頭把數(shù)據(jù)發(fā)送給低一級(jí)簇頭，簇頭把數(shù)據(jù)發(fā)送到節(jié)點(diǎn)。當(dāng)簇頭損壞或不能工作時(shí)，簇內(nèi)成員立即根據(jù)事先設(shè)計(jì)好的程序推算出新的簇頭，新的簇頭再向高一級(jí)的簇頭入網(wǎng)。本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn)在于簇頭不能工作時(shí)，可以迅速恢復(fù)通信，不會(huì)因?yàn)榇仡^的損壞或無(wú)法工作影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)或很多節(jié)點(diǎn)無(wú)法通信的問(wèn)題。以上所述僅為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，不是全部或唯一的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過(guò)閱讀本發(fā)明說(shuō)明書(shū)而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.ー種具有動(dòng)態(tài)簇頭算法的多層WSN無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在于首先將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分為多層，每ー層為ー級(jí)，每ー級(jí)由若干個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，所述若干個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)共性將其分為多個(gè)簇，每個(gè)簇內(nèi)選取一個(gè)簇頭，該多個(gè)簇頭形成高一級(jí)的節(jié)點(diǎn)，以此類(lèi)推，形成整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)，所述簇頭如果出現(xiàn)問(wèn)題不能工作，則根據(jù)選取簇頭的方法重新選取簇頭。
2.如權(quán)利要求I所述的具有動(dòng)態(tài)簇頭算法的多層WSN無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在干所述簇頭根據(jù)最短路徑原則、最小能耗原則、能量平衡原則、地理位置信息、負(fù)荷平衡原貝1J，以及每簇節(jié)點(diǎn)的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)、簇內(nèi)成員最大跳數(shù)、通信延遲、信號(hào)強(qiáng)度、環(huán)境噪聲范圍中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)的組合。
3.如權(quán)利要求2所述的具有動(dòng)態(tài)簇頭算法的多層WSN無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在干以最短路徑原則選取簇頭的方法為首先在最低ー級(jí)的所有節(jié)點(diǎn)中，計(jì)算任意ー個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)之間的距離，然后將計(jì)算出來(lái)的所有距離進(jìn)行排序，選取距離所有節(jié)點(diǎn)距離最短的節(jié)點(diǎn)作為簇頭；如果該簇頭出現(xiàn)問(wèn)題不能工作，則重復(fù)上述方法，重新選取簇頭。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的具有動(dòng)態(tài)簇頭算法的多層WSN無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在干在向上ー級(jí)通信時(shí)，簇內(nèi)成員首先把數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭，簇頭再把數(shù)據(jù)發(fā)送給集中器或上ー級(jí)的簇頭；向下ー級(jí)通信時(shí)，集中器把數(shù)據(jù)發(fā)送給高ー級(jí)簇頭，高一級(jí)簇頭把數(shù)據(jù)發(fā)送給低ー級(jí)簇頭，最終簇頭把數(shù)據(jù)發(fā)送到最低一級(jí)的節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有動(dòng)態(tài)簇頭算法的多層WSN無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)組網(wǎng)方法，首先將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分為多層，每一層為一級(jí)，每一級(jí)由若干個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，所述若干個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)共性將其分為多個(gè)簇，每個(gè)簇內(nèi)選取一個(gè)簇頭，該多個(gè)簇頭形成高一級(jí)的節(jié)點(diǎn)，以此類(lèi)推，形成整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)，所述簇頭如果出現(xiàn)問(wèn)題不能工作，則根據(jù)選取簇頭的方法重新選取簇頭。本發(fā)明能保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，避免了因?yàn)槟骋粋€(gè)簇頭不能正常工作而引起的網(wǎng)絡(luò)大面積癱瘓的問(wèn)題出現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102857991SQ20121038511
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者楊乘懿, 何川 申請(qǐng)人:中航物聯(lián)技術(shù)(北京)有限公司