[發明專利]基于Mesh和分簇相結合的無線傳感網通信調度方法

有效

• 申請號: 200810059966.7
• 申請日: 2008-03-05
• 公開（公告）號: CN101252512A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 鄧瀚林;沈杰;黃河清;姚道遠;劉海濤
• 申請（專利權）人: 中科院嘉興中心微系統所分中心
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L12/28;H04L7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 沈志良

技術領域

本發明涉及無線通信領域，特別地，涉及一種無線傳感網通信調度方法。

背景技術

無線傳感器網絡是當前國際上備受關注的、由多學科高度交叉的新興前沿 研究熱點領域。無線傳感器網絡具有十分廣闊的應用前景，在軍事國防、工農 業、城市管理、生物醫療、環境監測、搶險救災、危險區域遠程控制等許多領 域都有重要的科研價值和巨大實用價值，已經引起了世界許多國家軍界、學術 界和工業界的高度重視，被認為是將對二十一世紀產生巨大影響力的技術之一， 它將會對人類未來的生活方式產生深遠影響。

許多研究表明，單一的拓撲結構只是側重于無線傳感網組網問題的某一個 方面，總是存在一定的性能和功能上的不足。當前，在學術界和工業界都趨向 于采用混合的拓撲結構，以結合不同拓撲結構的優點，得到更加優化的網絡結 構和組網方式。

Mesh結構的優點在于網絡中的路由建立。

分簇的網絡拓撲結構已經成為無線傳感網研究的重要方向之一。在規模化的 無線傳感網中，分簇的網絡結構在拓撲管理、能量效率方面都具有明顯的優勢。 分簇的結構將大規模的網絡劃分為多個小規模的網絡，從而降低了拓撲管理的 難度。分簇結構中引入節點睡眠機制，可以有效實現節能。

骨干節點的大功率簇間通信會對簇內通信帶來干擾；節點的睡眠會對網絡 的連通性帶來負面影響。

發明內容

為了克服現有技術的不足，滿足網絡中各節點的通信的需要，本發明提供 了一種基于Mesh和分簇相結合的無線傳感網通信調度方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于Mesh和分簇相結合 的無線傳感網通信調度方法，無線傳感網由骨干節點BB、簇頭節點CH和簇成員 節點CM組成；其中，BB之間是Mesh結構，BB與CH，CM之間是分簇結構，該 方法包括以下步驟：

(4)形成BB節點超幀：BB節點形成自己的超幀，周期性廣播攜帶有超幀信 息的Beacon幀；

(5)形成CH節點超幀：CH節點收到BB的Beacon幀，申請加入BB組建的 簇。CH被BB批準加入簇后，形成自己的超幀，周期性廣播攜帶有簇內 通信信息的Beacon幀；

(6)形成CM節點超幀：CM節點收到CH的Beacon幀，申請加入CH組建的 簇。CM經CH批準加入簇后，形成自己的超幀。

本發明的有益效果是，

1.通過簇內通信時段的劃分和引入節點睡眠機制，有效的解決了簇間大功率 通信對簇內通信的干擾以及節點過度空閑偵聽的問題。

2.本發明適用于相當一部分典型的無線傳感網應用，同時可以作為其他無線 傳感網通信調度方法的擴展基礎。

附圖說明

圖1是三類節點超幀結構示意圖；其中，虛線表示該終點時刻可能因該時段 的實際長度小于預設長度，或者時段的起始時刻前移，而向前移。

具體實施方式

本通信調度方法的主要思想是，簇內通信方面，上層節點形成調度周期后， 以周期性廣播Beacon幀的形式通知下層節點，以便下層節點加入上層節點組建 的簇以及維護與上層節點的時鐘同步；簇間通信方面，由骨干節點負責路由建 立和簇間數據傳輸。

無線傳感網由骨干節點(BB)、簇頭節點(CH)和簇成員節點(CM)組成。 其中，BB之間是Mesh結構，BB與CH，CM之間是分簇結構。

節點以超幀為周期組織通信的調度。網絡中各節點形成自己的超幀，包括 以下步驟：

一、形成BB節點超幀：BB節點形成自己的超幀，周期性廣播攜帶有超幀信息的 Beacon幀。

二、形成CH節點超幀：CH節點收到BB的Beacon幀，申請加入BB組建的簇。 CH被BB批準加入簇后，形成自己的超幀，周期性廣播攜帶有簇內通信信息的 Beacon幀。

三、形成CM節點超幀：CM節點收到CH的Beacon幀，申請加入CH組建的簇。 CM經CH批準加入簇后，形成自己的超幀。

經歷上面3個階段，網絡中的節點將形成自己的超幀。從中可以看出，超 幀的形成是一個由BB發起的，自上而下的過程。

下面對各個節點的超幀進行介紹。

1.BB的超幀

BB的超幀包括2個時段，它們依次是：Broadcast時段和Communication時 段。