[發明專利]功率異類點Ad Hoc網絡的一種松散虛擬分簇方法

無效

• 申請號: 200810232705.0
• 申請日: 2008-12-17
• 公開（公告）號: CN101437304A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 楊新宇;趙鵬;楊慧杰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04W16/30;H04W24/04;H04W40/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳翠蘭

技術領域

本發明應用于功率異類點無線移動自組織網絡(Ad?Hoc網絡)，特別涉及功率異類點Ad?Hoc網絡的分簇方法。

背景技術

功率異類點Ad?Hoc網絡是指由不同功率的節點組成的Ad?Hoc網絡。在功率異類點Ad?Hoc網絡下通過分簇技術實現網絡的層次化是提高網絡可擴展性的有效手段之一。通過將網絡中的節點劃分為多個子集(簇)，在每個子集中選出一個簇首(Cluster?Head)，構成高一層次的虛擬骨干網，實現網絡的層次化(當然分層結構也可具有多級)。然后通過一些特殊節點(簇首，網關)的協調實現節點間的通信。基于簇的分層技術能夠有效地提高路由協議的可擴展性。首先，通過一些特殊節點(比如簇首、網關)的有效協調能夠節約大量有限的資源；其次，由簇首、網關構成的虛擬骨干網，能將路由信息的產生和散布限制在某個區域中，實現全網絡信息的局部化，有效減少了維護全網信息所需的大量信息交互負載；第三，對于一個移動終端來說，分簇結構使得Ad?Hoc網絡顯得更小、更穩定。當一個節點改變自己所從屬的簇時，只需要在相應的簇內更新信息，不需要全網信息的更新，使得每個移動節點的處理和存儲量大量地減小。因此，分簇技術能夠有效的提高網絡的可擴展性。

分簇技術在同類點Ad?Hoc網絡下，由于網絡中的節點具有相同的性能，無法滿足骨干網中節點在無線帶寬、處理能力、能量等方面的高級需求。也就是說即使形成分層的網絡結構，也會由于骨干網在性能方面的瓶頸限制網絡的可擴展性。而功率異類點下的大功率節點在形成骨干網方面具有天然的優勢，保證了骨干網的高效、可靠。但在所有分簇方法的研究重點都放在對簇首選擇算法、簇的動態維護算法等的研究，重點是目前的分簇技術中使得網絡中所有的節點都參與分簇了過程，我們稱節點間的這種關系為一種強耦合關系。事實上，在無線Ad?Hoc網絡下由于節點的移動性并不是所有節點都適合形成簇，甚至有些節點參與分簇帶來的負面影響遠遠大于其帶來的好處，尤其在負載方面。

發明內容

本發明的目的在于解決以往分簇機制中由于所有節點都參與分簇而引起的負面影響，為功率異類點Ad?Hoc網絡提供一種有效的虛擬分簇方法，實現網絡的分層結構，進而提高網絡的可擴展性。本發明中提出了一種松散、自適應、低負載的分簇機制，稱之為松散虛擬分簇(Loose?Virtual?Clustering，LVC)。

本發明的技術方案是這樣實現的：包括以下步驟：

Step1.網絡中的節點根據節點發射功率的不同分為兩類：一類傳輸半徑大的節點稱為主節點，簡稱B節點；另一類普通節點稱為G節點，根據與B節點之間的拓撲關系將G節點劃分為三類，分別是：G_isolated、G_member、G_gateway。其中G_isolated是不在任何B節點的通信半徑內的G節點，G_member是所有雙向鄰居都在自己簇首的覆蓋范圍內的G節點，G_gateway是雙向鄰居中存在不在自己簇首覆蓋范圍內的節點的G節點；

Step2.通過周期性的交換包含感知鄰居信息的雙向鄰居發現包BND，為每個節點建立感知鄰居表和雙向鄰居表；

Step3.選擇高性能的B節點為簇首，G節點與簇首之間形成一種松散的耦合關系，也就是說G節點不需要強制建立與B節點間簇的關系，只有處于G_member與G_gateway狀態的節點才選擇簇首，參與簇的形成過程，而不在任何B節點覆蓋范圍內的G_isolated不參加簇的建立過程；

Step4.在形成、維護虛擬簇的過程中，通過有關的控制包的交換，為簇首和簇成員建立包含局部拓撲信息的LAI表，其中還可包含位置、能量、負載其它各種網絡信息。

所述的建立感知鄰居表和雙向鄰居表，包括以下步驟：

Step1：每個節點廣播一個只包含節點自己ID的雙向鄰居發現包BND；

Step2：發送完雙向鄰居發現包BND以后，等待用來接收來自其它節點的BND包，并根據接收到的BND包的發送者形成感知鄰居表AN，AN表保存能夠接收到的所有感知鄰居的ID；

Step3：建立感知鄰居表AN后再一次廣播雙向鄰居發現包BND，其中包含節點自己ID外還包括感知鄰居表AN中所有感知鄰居節點的ID信息；