[發(fā)明專利]一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、建立方法及通信方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810065566.7
• 申請(qǐng)日: 2008-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN101247342B
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛宏偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 毛宏偉
• 主分類號(hào): H04L12/56
• 分類號(hào): H04L12/56;H04L12/28
• 代理公司: 深圳市百瑞專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44240
• 代理人: 楊大慶

1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，是同構(gòu)分組的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；在鏈路層將網(wǎng)絡(luò)中能直接相互連接的一群節(jié)點(diǎn)劃分為一個(gè)簇，其中包括：

普通傳感器節(jié)點(diǎn)，部署在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)采集傳感器數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用要求傳輸數(shù)據(jù)；

簇網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)，是在一個(gè)簇網(wǎng)絡(luò)中能與相鄰簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)直接通訊的節(jié)點(diǎn)；簇網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)必須通過簇網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)與相鄰簇網(wǎng)絡(luò)通訊；

簇頭節(jié)點(diǎn)，每個(gè)簇網(wǎng)絡(luò)定期通過能量優(yōu)化原則選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為簇頭節(jié)點(diǎn)；簇頭節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)確認(rèn)簇網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，更新和發(fā)布簇網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的通訊調(diào)度；其特征在于：

所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，還有匯聚節(jié)點(diǎn)，所述的匯聚節(jié)點(diǎn)是當(dāng)簇網(wǎng)絡(luò)接收到應(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)匯聚命令時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)流路由選擇簇網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流目的節(jié)點(diǎn)作為此數(shù)據(jù)匯聚業(yè)務(wù)的匯聚節(jié)點(diǎn)，接收簇網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)；

所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，簇網(wǎng)絡(luò)循環(huán)執(zhí)行工作周期，所述的一個(gè)工作周期分為簇節(jié)點(diǎn)休眠時(shí)段、簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段、和簇內(nèi)部節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段；

簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在簇節(jié)點(diǎn)休眠時(shí)段停止工作，進(jìn)入省電模式；

在簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段，簇網(wǎng)絡(luò)邊界交換節(jié)點(diǎn)時(shí)分復(fù)用通訊信道與相鄰簇網(wǎng)絡(luò)通訊，同時(shí)簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)偵測(cè)有無新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)激活；

在簇內(nèi)部節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段，簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分時(shí)復(fù)用通訊信道向簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告簇頭節(jié)點(diǎn)接收到調(diào)整簇網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度的要求，簇頭節(jié)點(diǎn)重新計(jì)算簇網(wǎng)絡(luò)適合的調(diào)度方案，并發(fā)布給簇網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行；并且簇節(jié)點(diǎn)直接連接目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)通訊傳輸；

所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通訊采用多信道通訊方式；簇網(wǎng)絡(luò)通訊信道分為新節(jié)點(diǎn)激活信道、簇網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)通訊信道、簇網(wǎng)絡(luò)通訊信道；

其中，

新節(jié)點(diǎn)激活信道包括系統(tǒng)預(yù)定義新節(jié)點(diǎn)激活信道及其備份信道；

簇網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)通訊信道包括系統(tǒng)定義簇網(wǎng)絡(luò)間通訊信道及其備份信道；

簇網(wǎng)絡(luò)通訊信道包括簇網(wǎng)絡(luò)通訊基礎(chǔ)信道和簇網(wǎng)絡(luò)通訊工作信道，其中簇網(wǎng)絡(luò)通訊工作信道包含多條可用信道，簇頭節(jié)點(diǎn)在執(zhí)行簇內(nèi)部節(jié)點(diǎn)通訊前，偵聽并選擇空閑信道，作為簇網(wǎng)絡(luò)在簇內(nèi)部節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段的簇網(wǎng)絡(luò)工作信道，簇內(nèi)部節(jié)點(diǎn)通訊工作完成后釋放此信道資源。

2.權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建立方法，包括：

步驟A，新部署的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)復(fù)位初始化后在系統(tǒng)預(yù)定義的新節(jié)點(diǎn)激活信道搜索當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)狀況，根據(jù)搜索結(jié)果決定自己是否需要被激活和是否發(fā)布新節(jié)點(diǎn)激活信息；

步驟B，簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定時(shí)檢測(cè)有無網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)激活，發(fā)現(xiàn)有新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)激活消息后，向新節(jié)點(diǎn)回應(yīng)當(dāng)前簇網(wǎng)絡(luò)調(diào)度計(jì)劃；

新節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到相鄰簇網(wǎng)絡(luò)回應(yīng)，確定新節(jié)點(diǎn)暫時(shí)休眠、或加入已有的簇網(wǎng)絡(luò)、或建立新的簇網(wǎng)絡(luò)，并且根據(jù)加入新節(jié)點(diǎn)后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化，計(jì)算更新相鄰簇網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度計(jì)劃，并向相鄰簇網(wǎng)絡(luò)發(fā)送；

簇網(wǎng)絡(luò)確定并發(fā)布更新的通訊調(diào)度計(jì)劃，簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)從下一次工作周期開始執(zhí)行新的簇網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度計(jì)劃；

所述的步驟A包括以下步驟：

步驟A1，新部署的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)復(fù)位初始化后，在系統(tǒng)預(yù)定義新節(jié)點(diǎn)激活信道偵聽信道上有沒有信號(hào)；

如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前信道上有其他新節(jié)點(diǎn)激活信號(hào)存在，則此網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用退避機(jī)制，等待系統(tǒng)定義的休眠時(shí)間后再偵聽信道；

如果信道上沒有其他信號(hào)，則此新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入激活狀態(tài)并進(jìn)入步驟A3；

如果信道存在干擾信號(hào)，則進(jìn)入步驟A2；

步驟A2，新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)判定原新節(jié)點(diǎn)激活信道存在干擾信號(hào)，轉(zhuǎn)入系統(tǒng)備份新節(jié)點(diǎn)激活信道，如步驟A1執(zhí)行偵聽信道操作；

如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前信道上有其他新節(jié)點(diǎn)激活信號(hào)存在，或者存在干擾信號(hào)，則此網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用退避機(jī)制，等待系統(tǒng)定義的休眠時(shí)間后再執(zhí)行步驟A1；

如果信道上沒有其他信號(hào)，則此新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入激活狀態(tài)并進(jìn)入步驟A3；

步驟A3，新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)廣播新節(jié)點(diǎn)被激活的消息，然后在系統(tǒng)定義的激活回應(yīng)等待時(shí)間內(nèi)接收并保存與其相連接簇網(wǎng)絡(luò)的回應(yīng)消息；

新節(jié)點(diǎn)檢查系統(tǒng)定義的新節(jié)點(diǎn)激活廣播時(shí)間是否完成；

如果沒有，則重復(fù)執(zhí)行步驟A3；

否則，進(jìn)入步驟B；

所述的步驟B，包括以下步驟：

步驟B1，在簇網(wǎng)絡(luò)間節(jié)點(diǎn)通訊工作期間，簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)偵聽新節(jié)點(diǎn)激活信道上有無新節(jié)點(diǎn)激活消息；

如果發(fā)現(xiàn)信道上存在干擾則進(jìn)入步驟B2；

如果偵聽到有新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)激活消息，記錄偵聽結(jié)果和新節(jié)點(diǎn)激活信道，進(jìn)入步驟B3；

如果發(fā)現(xiàn)信道上沒有信號(hào)，判定沒有新節(jié)點(diǎn)被激活并記錄偵聽結(jié)果，退出網(wǎng)絡(luò)新增節(jié)點(diǎn)檢查步驟；

步驟B2，簇網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)跳頻進(jìn)入系統(tǒng)備份的新節(jié)點(diǎn)激活信道，執(zhí)行步驟B1中操作，偵聽有無新節(jié)點(diǎn)激活消息；

如果偵聽到有新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)激活消息，記錄偵聽結(jié)果和新節(jié)點(diǎn)激活信道，進(jìn)入步驟B3；

否則，判定沒有新節(jié)點(diǎn)被激活記錄偵聽結(jié)果，退出網(wǎng)絡(luò)新增節(jié)點(diǎn)檢查步驟；

步驟B3，簇網(wǎng)絡(luò)內(nèi)接收到新節(jié)點(diǎn)激活消息的節(jié)點(diǎn)，在其被分配在簇內(nèi)部節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段的通訊時(shí)間，向其簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告發(fā)現(xiàn)新節(jié)點(diǎn)激活的消息；

簇頭節(jié)點(diǎn)接收簇節(jié)點(diǎn)報(bào)告，統(tǒng)計(jì)本簇網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)新節(jié)點(diǎn)激活消息的節(jié)點(diǎn)數(shù)；

若發(fā)現(xiàn)本簇網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)都發(fā)現(xiàn)新節(jié)點(diǎn)的激活信息，進(jìn)入步驟B5；

否則，進(jìn)入步驟B4；

步驟B4，簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)本簇網(wǎng)絡(luò)有部分節(jié)點(diǎn)不能發(fā)現(xiàn)新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)激活，在能發(fā)現(xiàn)新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的簇節(jié)點(diǎn)中選擇一個(gè)，命令其在簇內(nèi)部節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段完成后，轉(zhuǎn)入可工作的新節(jié)點(diǎn)激活信道，向新節(jié)點(diǎn)發(fā)送回應(yīng)信息，通知新節(jié)點(diǎn)能與本簇網(wǎng)絡(luò)相連接，以及本簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度表，等待新節(jié)點(diǎn)返回信息；進(jìn)入步驟B6；

步驟B5，簇頭節(jié)點(diǎn)檢查本簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量是否達(dá)到系統(tǒng)定義的簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)容量限制；

若還沒達(dá)到簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)容量限制，簇頭節(jié)點(diǎn)計(jì)算預(yù)計(jì)加入新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)后的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度規(guī)劃表，在簇內(nèi)部節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段完成后，轉(zhuǎn)入可工作的新節(jié)點(diǎn)激活信道，向新節(jié)點(diǎn)發(fā)送回應(yīng)信息，允許新節(jié)點(diǎn)加入本簇網(wǎng)絡(luò)，并發(fā)送預(yù)計(jì)的簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度表。等待新節(jié)點(diǎn)返回信息；

若簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)已達(dá)到簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)容量限制，在簇內(nèi)部節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段完成后，簇頭節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)入可工作的新節(jié)點(diǎn)激活信道，向新節(jié)點(diǎn)發(fā)送回應(yīng)信息，本空間域節(jié)點(diǎn)飽和，以及本簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度表，等待新節(jié)點(diǎn)返回信息；

進(jìn)入步驟B6；

步驟B6，新節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)定義的新節(jié)點(diǎn)激活廣播時(shí)間內(nèi)接收并解析其周圍相鄰網(wǎng)絡(luò)的回應(yīng)信息；

如果新節(jié)點(diǎn)激活廣播時(shí)間內(nèi)沒有結(jié)束，新節(jié)點(diǎn)回應(yīng)到新節(jié)點(diǎn)激活廣播時(shí)間結(jié)束時(shí)再發(fā)布加入簇網(wǎng)絡(luò)方式，并且通告新節(jié)點(diǎn)激活廣播時(shí)間結(jié)束的時(shí)間；

新節(jié)點(diǎn)解析回應(yīng)信息得到當(dāng)前相鄰簇網(wǎng)絡(luò)的連接狀況，據(jù)此計(jì)算其加入簇網(wǎng)絡(luò)方式和更新相關(guān)簇網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度表，到新節(jié)點(diǎn)激活廣播時(shí)間結(jié)束后廣播給相鄰簇網(wǎng)絡(luò)；

步驟B7，相鄰簇網(wǎng)絡(luò)接收并解析新節(jié)點(diǎn)的回應(yīng)消息；

如果新節(jié)點(diǎn)不加入其簇網(wǎng)絡(luò)或者不與其簇網(wǎng)絡(luò)相連接，則此簇網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度不變；

如果新節(jié)點(diǎn)將與其簇網(wǎng)絡(luò)連接或者將加入其簇網(wǎng)絡(luò)，簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收到新節(jié)點(diǎn)更新的通訊調(diào)度計(jì)劃并報(bào)告簇頭節(jié)點(diǎn)；簇頭節(jié)點(diǎn)確定并發(fā)布此簇網(wǎng)絡(luò)的通訊調(diào)度計(jì)劃，簇網(wǎng)絡(luò)和新節(jié)點(diǎn)從下一次工作周期開始執(zhí)行新通訊調(diào)度計(jì)劃；

其中步驟B6所述新節(jié)點(diǎn)根據(jù)相鄰簇網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，計(jì)算加入簇網(wǎng)絡(luò)方式和更新相鄰簇網(wǎng)絡(luò)調(diào)度還包括以下步驟：

步驟B61，新節(jié)點(diǎn)首先檢查在新節(jié)點(diǎn)激活廣播時(shí)間時(shí)段內(nèi)是否接收到有相鄰簇網(wǎng)絡(luò)回應(yīng)消息；

如果無，則新節(jié)點(diǎn)決定自行建立一個(gè)新的簇網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)置自己為簇網(wǎng)絡(luò)簇頭節(jié)點(diǎn)；進(jìn)入步驟B7；

否則進(jìn)入步驟B62；

步驟B62，新節(jié)點(diǎn)解析接收到的回應(yīng)消息，判斷能否連接此前不能連接的相鄰簇網(wǎng)絡(luò)，并且記錄結(jié)果；

如果能新增加原有簇網(wǎng)絡(luò)連接，則進(jìn)入步驟B63；

否則新節(jié)點(diǎn)檢查是否接收到相鄰簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)回應(yīng)有簇網(wǎng)絡(luò)空間域飽和的信息；

如果有，則判定新節(jié)點(diǎn)所在空間域內(nèi)已經(jīng)存在足夠多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；新節(jié)點(diǎn)向全部相鄰簇網(wǎng)絡(luò)發(fā)送自身所在空間域達(dá)到簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)容量限制消息，新節(jié)點(diǎn)不能加入當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)；然后新節(jié)點(diǎn)退出加入簇網(wǎng)絡(luò)步驟，進(jìn)入休眠狀態(tài)；經(jīng)過系統(tǒng)定義的休眠時(shí)間后自行喚醒，重新進(jìn)入步驟A；

如果沒有，則進(jìn)入步驟B63；

步驟B63，新節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)相鄰簇網(wǎng)絡(luò)間的連接關(guān)系和調(diào)度時(shí)間安排，計(jì)算出自己需要連接的相鄰簇網(wǎng)絡(luò)，判斷能否在不改變一個(gè)簇網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)調(diào)度情況下加入其簇網(wǎng)絡(luò)；

如果不能，則進(jìn)入步驟B64；

如果可以，則根據(jù)新節(jié)點(diǎn)需要連接相鄰簇網(wǎng)絡(luò)的要求，更新相關(guān)簇網(wǎng)絡(luò)的通訊調(diào)度計(jì)劃表；新節(jié)點(diǎn)向選擇的簇網(wǎng)絡(luò)發(fā)送回應(yīng)，請(qǐng)求加入此簇網(wǎng)絡(luò)，并向相關(guān)簇網(wǎng)絡(luò)發(fā)送調(diào)整后的通訊調(diào)度表；并且新節(jié)點(diǎn)還與選擇加入的簇網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，記錄與其他不能時(shí)鐘同步的連接簇網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘映射表；進(jìn)入步驟B7；

步驟B64，新節(jié)點(diǎn)檢查能否建立一個(gè)新簇網(wǎng)絡(luò)與其他要求連接的相鄰簇網(wǎng)絡(luò)相連，其中新建簇網(wǎng)絡(luò)的簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段符合在系統(tǒng)定義的簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段時(shí)間窗口寬度的要求，并且保證相關(guān)簇網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)調(diào)度不受影響；

如果不能，則進(jìn)入步驟B65；

否則，新節(jié)點(diǎn)根據(jù)需要連接相鄰簇網(wǎng)絡(luò)的要求，更新相關(guān)簇網(wǎng)絡(luò)的通訊調(diào)度計(jì)劃表，并計(jì)算建立自己新簇網(wǎng)絡(luò)的簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段的通訊調(diào)度計(jì)劃表；新節(jié)點(diǎn)向相關(guān)簇網(wǎng)絡(luò)發(fā)送調(diào)整后的通訊調(diào)度表，并且選擇一個(gè)與其連接的簇網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，記錄與其他不能時(shí)鐘同步的連接簇網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘映射表；然后新節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)新簇網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置自己為簇網(wǎng)絡(luò)簇頭節(jié)點(diǎn)；進(jìn)入步驟B7；

步驟B65，新節(jié)點(diǎn)檢查步驟B62記錄結(jié)果能否連接此前不能連接的原有相鄰簇網(wǎng)絡(luò)；

如果是，則新節(jié)點(diǎn)決定建立一個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)簇網(wǎng)絡(luò)，新節(jié)點(diǎn)為此簇網(wǎng)絡(luò)唯一的簇節(jié)點(diǎn)，簇網(wǎng)絡(luò)調(diào)度簡化為只有簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段和簇節(jié)點(diǎn)休眠時(shí)段；新節(jié)點(diǎn)根據(jù)需要連接相鄰簇網(wǎng)絡(luò)的要求，更新相關(guān)簇網(wǎng)絡(luò)的通訊調(diào)度計(jì)劃表，并計(jì)算此獨(dú)立節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段的通訊調(diào)度計(jì)劃表；新節(jié)點(diǎn)向相關(guān)簇網(wǎng)絡(luò)發(fā)送調(diào)整后的通訊調(diào)度表，并且與連接的簇網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，記錄與其他不能時(shí)鐘同步的連接簇網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘映射表；進(jìn)入步驟B7；

否則，進(jìn)入步驟B66；

步驟B66，新節(jié)點(diǎn)判斷能否選擇一個(gè)新節(jié)點(diǎn)相連簇網(wǎng)絡(luò)，將其分裂為幾個(gè)新簇網(wǎng)絡(luò)后，新節(jié)點(diǎn)能加入其中一個(gè)新分裂的簇網(wǎng)絡(luò)，并且各個(gè)新分裂的簇網(wǎng)絡(luò)簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段符合簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段時(shí)間窗口寬度的要求，并且其他相關(guān)簇網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段內(nèi)的節(jié)點(diǎn)調(diào)度不受影響；

如果可以，新節(jié)點(diǎn)計(jì)算原簇網(wǎng)絡(luò)按要求分裂，以及自己加入其中一個(gè)新分裂簇網(wǎng)絡(luò)后，各新分裂簇網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度計(jì)劃表，并且根據(jù)需要連接相鄰簇網(wǎng)絡(luò)的要求，更新相關(guān)簇網(wǎng)絡(luò)的通訊調(diào)度計(jì)劃表；新節(jié)點(diǎn)向相關(guān)簇網(wǎng)絡(luò)發(fā)送調(diào)整后的通訊調(diào)度表；并且新節(jié)點(diǎn)還與選擇的簇網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，記錄與其他不能時(shí)鐘同步的連接簇網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘映射表；進(jìn)入步驟B7；

如果不行，則判定新節(jié)點(diǎn)所在空間域內(nèi)已經(jīng)存在足夠多網(wǎng)絡(luò)連接；新節(jié)點(diǎn)向全部相鄰簇網(wǎng)絡(luò)發(fā)送不能加入當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)；然后新節(jié)點(diǎn)退出加入簇網(wǎng)絡(luò)步驟，進(jìn)入休眠狀態(tài)；經(jīng)過系統(tǒng)定義的節(jié)點(diǎn)休眠時(shí)間后自行喚醒，重新進(jìn)入步驟A。

3.一種權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通訊方法，包括：

步驟C，在簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段，簇網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)按照通訊調(diào)度安排，依次與相鄰簇網(wǎng)絡(luò)的交換節(jié)點(diǎn)通訊，并且全部簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)偵聽有無新節(jié)點(diǎn)激活信號(hào)；

步驟D，在簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段，簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)按照通訊調(diào)度安排，依次占用信道向簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告所發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化和接收到的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度配置命令，并且向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送應(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；

同時(shí)簇網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點(diǎn)保持偵聽信道狀態(tài)，接收向自己發(fā)送的數(shù)據(jù)包；

步驟E，簇頭節(jié)點(diǎn)接收其他簇節(jié)點(diǎn)的報(bào)告，檢查本簇網(wǎng)絡(luò)是否發(fā)生網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化；并且根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化、接收的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度配置命令、和業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)通訊調(diào)度調(diào)整要求，更新簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段、和簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段的通訊調(diào)度計(jì)劃，并在簇網(wǎng)絡(luò)中發(fā)布執(zhí)行；

所述的步驟C，包括以下步驟：

步驟C1，在簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)段，簇網(wǎng)絡(luò)的交換節(jié)點(diǎn)按照調(diào)度安排，到其節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)刻啟動(dòng)通訊模塊，偵測(cè)簇網(wǎng)絡(luò)維護(hù)信道有沒有干擾信號(hào)存在；

如果發(fā)現(xiàn)沒有干擾信號(hào)存在，確定其為當(dāng)前簇網(wǎng)絡(luò)間通訊工作信道，進(jìn)入步驟C2；

如果在簇網(wǎng)絡(luò)維護(hù)信道上發(fā)現(xiàn)干擾信號(hào)無法消除，節(jié)點(diǎn)跳頻到簇網(wǎng)絡(luò)維護(hù)備份信道，同上偵測(cè)此信道上有沒有干擾信號(hào)存在；

如果發(fā)現(xiàn)沒有干擾信號(hào)存在，確定其為當(dāng)前簇網(wǎng)絡(luò)間通訊工作信道，進(jìn)入步驟C2；

否則節(jié)點(diǎn)判定當(dāng)前信道被干擾，不能實(shí)現(xiàn)簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作，節(jié)點(diǎn)退出簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作流程；

步驟C2，相鄰簇網(wǎng)絡(luò)間交換節(jié)點(diǎn)按照已有調(diào)度安排，到其簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)間，按順序執(zhí)行發(fā)送接收操作；交換節(jié)點(diǎn)首先檢查有無數(shù)據(jù)發(fā)送要求；

如果有，節(jié)點(diǎn)向?qū)Ψ綄?duì)應(yīng)的交換節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；

進(jìn)入步驟C3；

步驟C3，交換節(jié)點(diǎn)檢查是否接收到對(duì)方對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的通訊回應(yīng)；

如果沒有，交換節(jié)點(diǎn)判斷對(duì)方連接節(jié)點(diǎn)丟失，到其簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)向簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告；

進(jìn)入步驟C4；

步驟C4，交換節(jié)點(diǎn)檢查是否接收到上層應(yīng)用配置網(wǎng)絡(luò)調(diào)度命令；

如果是，節(jié)點(diǎn)記錄此消息，到其簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)向簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告，并且向?qū)Ψ焦?jié)點(diǎn)回復(fù)，本輪簇網(wǎng)絡(luò)工作周期完成后執(zhí)行上層應(yīng)用配置網(wǎng)絡(luò)調(diào)度命令；

進(jìn)入步驟C5；

步驟C5，交換節(jié)點(diǎn)檢查是否接收到相鄰簇網(wǎng)絡(luò)要求調(diào)整交換節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度請(qǐng)求；

如果是，節(jié)點(diǎn)記錄此消息，到其簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)向簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告，并且向?qū)Ψ焦?jié)點(diǎn)回復(fù)，下一次簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)再報(bào)告本簇網(wǎng)絡(luò)是否接收調(diào)整交換節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度決定；

進(jìn)入步驟C6；

步驟C6，交換節(jié)點(diǎn)檢查是否接收到業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求；

如果是，節(jié)點(diǎn)記錄此消息，根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)的路由確定下一步傳送的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，到其簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；

進(jìn)入步驟C7；

步驟C7，交換節(jié)點(diǎn)檢查是否接收到業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)匯聚傳輸請(qǐng)求，或者業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)匯聚完成請(qǐng)求；

如果是，節(jié)點(diǎn)記錄此消息，到其簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)向簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告；

進(jìn)入步驟C8；

步驟C8，交換節(jié)點(diǎn)檢查是否接收到對(duì)方簇網(wǎng)絡(luò)對(duì)交換節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度調(diào)整的回應(yīng)；

如果是，節(jié)點(diǎn)記錄此消息，到其簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)向簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告；

進(jìn)入步驟C9；

步驟C9，交換節(jié)點(diǎn)檢查是否接收到新節(jié)點(diǎn)回應(yīng)更新的簇網(wǎng)絡(luò)調(diào)度計(jì)劃；

如果是，節(jié)點(diǎn)記錄此消息，到其簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊工作時(shí)向簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告；

進(jìn)入步驟C10；

步驟C10，簇網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)在簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段中沒有通訊任務(wù)時(shí)，按照步驟B1、步驟B2所述方法，偵聽有無新節(jié)點(diǎn)激活消息并記錄偵聽結(jié)果；進(jìn)入步驟D；

所述的步驟D，包括以下步驟：

步驟D1，進(jìn)入簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段，在系統(tǒng)定義的工作信道選擇時(shí)間內(nèi)，簇頭節(jié)點(diǎn)偵聽簇網(wǎng)絡(luò)通訊工作信道，檢查是否存在空閑信道可以利用；

如果有，簇頭節(jié)點(diǎn)選擇其中一個(gè)信道作為本簇網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前工作信道；

否則，簇頭節(jié)點(diǎn)判斷當(dāng)前無可用工作信道；

簇網(wǎng)絡(luò)通訊工作時(shí)間完成后，簇網(wǎng)絡(luò)全部節(jié)點(diǎn)跳頻到簇網(wǎng)絡(luò)通訊基礎(chǔ)信道，接收HN節(jié)點(diǎn)廣播選擇工作信道的結(jié)果；

如果無可用信道，則簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)判斷當(dāng)前不能進(jìn)行簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊工作，退出簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊工作狀態(tài)；否則，全部簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)跳頻進(jìn)入簇網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前工作信道，進(jìn)入步驟D2；

步驟D2，簇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)按照簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度計(jì)劃，分時(shí)依次占用簇網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前工作信道，解析在簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段接收到的消息并按以下步驟執(zhí)行，期間簇網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)偵聽工作信道，接收發(fā)送到自己的消息；

簇節(jié)點(diǎn)檢查是否接收新節(jié)點(diǎn)激活消息、或接收到上層應(yīng)用配置網(wǎng)絡(luò)調(diào)度命令、或接收到相鄰簇網(wǎng)絡(luò)對(duì)交換節(jié)點(diǎn)間通訊調(diào)整命令及回復(fù)、或新節(jié)點(diǎn)回應(yīng)更新簇網(wǎng)絡(luò)調(diào)度計(jì)劃、或發(fā)現(xiàn)相鄰簇網(wǎng)絡(luò)連接交換節(jié)點(diǎn)丟失、或業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)匯聚結(jié)束請(qǐng)求；

如果是，簇節(jié)點(diǎn)向簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)告；

進(jìn)入步驟D3；

步驟D3，簇節(jié)點(diǎn)檢查是否有業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)匯聚請(qǐng)求；

如果有，簇節(jié)點(diǎn)根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)匯聚要求，計(jì)算簇網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)，并向簇網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)發(fā)布數(shù)據(jù)匯聚業(yè)務(wù)請(qǐng)求及指定的匯聚節(jié)點(diǎn)；簇網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點(diǎn)接收到此消息后，按照步驟D4執(zhí)行業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)匯聚傳輸；

否則，進(jìn)入步驟D5；

步驟D4，簇節(jié)點(diǎn)檢查匯聚節(jié)點(diǎn)通訊帶寬能否支持當(dāng)前簇網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)匯聚流量；

如果不可以，簇節(jié)點(diǎn)向簇頭節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求調(diào)整簇網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度，保留簇網(wǎng)絡(luò)工作周期中現(xiàn)有簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度不變，并將原有一次簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段的數(shù)據(jù)匯聚業(yè)務(wù)分散到原有連續(xù)兩次簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段中完成；

簇節(jié)點(diǎn)等待簇頭節(jié)點(diǎn)回應(yīng)，如果簇頭節(jié)點(diǎn)廣播同意調(diào)整調(diào)度請(qǐng)求，簇節(jié)點(diǎn)按照調(diào)整后調(diào)度計(jì)劃執(zhí)行；否則簇網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)執(zhí)行應(yīng)用數(shù)據(jù)匯聚業(yè)務(wù)，但保持一定數(shù)據(jù)丟失率；

進(jìn)入步驟D5；

步驟D5，簇節(jié)點(diǎn)檢查是否有業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸要求；

如果有，簇節(jié)點(diǎn)根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送的路由要求，計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪繕?biāo)節(jié)點(diǎn)；進(jìn)入步驟D6；

否則，進(jìn)入步驟D7；

步驟D6，簇節(jié)點(diǎn)計(jì)算與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)調(diào)度計(jì)劃通訊時(shí)間內(nèi)能否完成業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)；

如果可行，則簇節(jié)點(diǎn)向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；

否則，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量超過簇節(jié)點(diǎn)在簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段內(nèi)通訊帶寬要求，則發(fā)送節(jié)點(diǎn)搜索簇網(wǎng)絡(luò)通訊工作信道，選擇一個(gè)空閑信道作為此通訊任務(wù)的工作信道；發(fā)送節(jié)點(diǎn)向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)通知選擇的工作信道和通訊時(shí)間；指定通訊時(shí)間達(dá)到時(shí)，雙方節(jié)點(diǎn)跳頻到此指定業(yè)務(wù)應(yīng)用工作信道，執(zhí)行應(yīng)用數(shù)據(jù)通訊任務(wù)；

進(jìn)入步驟D7；

步驟D7，簇節(jié)點(diǎn)向簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告當(dāng)前自身節(jié)點(diǎn)剩余能量值，供簇網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行選擇簇頭節(jié)點(diǎn)參考；進(jìn)入步驟E；

所述的步驟E，包括以下步驟：

步驟E1，簇網(wǎng)絡(luò)簇頭節(jié)點(diǎn)在簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段先偵聽信道，并接收其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送到自己的報(bào)告；到其他節(jié)點(diǎn)通訊完成后，簇頭節(jié)點(diǎn)解析所接收到報(bào)告；進(jìn)入步驟E2；

步驟E2，簇網(wǎng)絡(luò)簇頭節(jié)點(diǎn)檢查是否接收到上層應(yīng)用配置網(wǎng)絡(luò)調(diào)度命令；

如果有，簇頭節(jié)點(diǎn)解析接收到的上層應(yīng)用配置網(wǎng)絡(luò)調(diào)度命令，根據(jù)命令要求更新簇網(wǎng)絡(luò)的工作周期，將簇網(wǎng)絡(luò)工作時(shí)間周期倍增或倍減；同時(shí)簇頭節(jié)點(diǎn)命令簇網(wǎng)絡(luò)其他交換節(jié)點(diǎn)將此上層應(yīng)用配置網(wǎng)絡(luò)調(diào)度命令傳遞到相鄰簇網(wǎng)絡(luò)；進(jìn)入步驟E3；

否則，進(jìn)入步驟E3；

步驟E3，簇網(wǎng)絡(luò)簇頭節(jié)點(diǎn)檢查是否收到相鄰簇網(wǎng)絡(luò)要求調(diào)整交換節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度請(qǐng)求；

如果沒有，進(jìn)入步驟E4；

否則，簇頭節(jié)點(diǎn)計(jì)算能否滿足不影響簇網(wǎng)絡(luò)簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段內(nèi)其他交換節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度計(jì)劃，在系統(tǒng)定義的簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)間窗口寬度內(nèi)，調(diào)整此交換節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度計(jì)劃；

如果可以，簇頭節(jié)點(diǎn)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，調(diào)整此節(jié)點(diǎn)在簇網(wǎng)絡(luò)簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段的通訊調(diào)度；

否則，簇頭節(jié)點(diǎn)向相鄰簇網(wǎng)絡(luò)回復(fù)不能執(zhí)行交換通訊調(diào)整要求；

進(jìn)入步驟E4；

步驟E4，簇網(wǎng)絡(luò)簇頭節(jié)點(diǎn)檢查是否收到發(fā)現(xiàn)相鄰簇網(wǎng)絡(luò)連接節(jié)點(diǎn)丟失報(bào)告；

如果是，去除本簇網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)交換節(jié)點(diǎn)在簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段的通訊調(diào)度計(jì)劃，進(jìn)入步驟E5；

否則，進(jìn)入步驟E5；

步驟E5，簇網(wǎng)絡(luò)簇頭節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)在簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段接收到簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的報(bào)告，檢查是否缺少應(yīng)有的簇節(jié)點(diǎn)報(bào)告；

如果有，簇頭節(jié)點(diǎn)判定此簇節(jié)點(diǎn)丟失；簇頭節(jié)點(diǎn)在簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段、和簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段內(nèi)去除此簇節(jié)點(diǎn)的通訊調(diào)度計(jì)劃，選擇可以補(bǔ)充此丟失節(jié)點(diǎn)在簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段中通訊工作的備份節(jié)點(diǎn)，將其填補(bǔ)到簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度中；進(jìn)入步驟E6；

否則，進(jìn)入步驟E6；

步驟E6，簇網(wǎng)絡(luò)簇頭節(jié)點(diǎn)檢查是否接收到數(shù)據(jù)匯聚業(yè)務(wù)要求調(diào)整簇網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度消息；

如果有，調(diào)整簇網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度，保留簇網(wǎng)絡(luò)工作周期中現(xiàn)有簇間交換節(jié)點(diǎn)通訊調(diào)度不變，并將原有一次簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段的數(shù)據(jù)匯聚業(yè)務(wù)分散到原有連續(xù)兩次簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)段中完成；進(jìn)入步驟E7；

否則，進(jìn)入步驟E7；

步驟E7，簇網(wǎng)絡(luò)簇頭節(jié)點(diǎn)檢查是否接收到數(shù)據(jù)匯聚業(yè)務(wù)結(jié)束命令；

如果有，簇頭節(jié)點(diǎn)檢查是否因?yàn)榇藬?shù)據(jù)匯聚業(yè)務(wù)調(diào)整過簇網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度計(jì)劃，如果是則恢復(fù)簇網(wǎng)絡(luò)原有的通訊調(diào)度計(jì)劃；進(jìn)入步驟E8；

否則，進(jìn)入步驟E8；

步驟E8，簇網(wǎng)絡(luò)簇頭節(jié)點(diǎn)檢查是否接收到有新節(jié)點(diǎn)回應(yīng)的調(diào)整簇網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度計(jì)劃的消息；

如果有，簇頭節(jié)點(diǎn)根據(jù)以上步驟調(diào)整簇網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度計(jì)劃的匯總結(jié)果，調(diào)整接收到新節(jié)點(diǎn)更新的簇網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度計(jì)劃，并把此調(diào)度計(jì)劃發(fā)送給新節(jié)點(diǎn)；進(jìn)入步驟E9；

否則，進(jìn)入步驟E9；

步驟E9，簇頭節(jié)點(diǎn)檢查是否接收到新節(jié)點(diǎn)激活的消息；

如果是，簇頭節(jié)點(diǎn)執(zhí)行簇網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)新節(jié)點(diǎn)激活消息處理步驟；進(jìn)入步驟E10；

否則，進(jìn)入步驟E10；

步驟E10，簇頭節(jié)點(diǎn)比較簇節(jié)點(diǎn)報(bào)告剩余能量值，選擇能量最優(yōu)節(jié)點(diǎn)作為下一次工作周期的簇頭節(jié)點(diǎn)，然后發(fā)布根據(jù)執(zhí)行以上步驟更新的簇網(wǎng)絡(luò)調(diào)度計(jì)劃；簇網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點(diǎn)接收并保存此新的簇網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度計(jì)劃；簇網(wǎng)絡(luò)從下一個(gè)工作周期開始執(zhí)行新調(diào)度計(jì)劃。