[發明專利]一種基于簇的動態地址分配方法

有效

• 申請號: 201210086940.8
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN102647707A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 惠鏸;李琦;王靜
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H04W8/26
• 分類號: H04W8/26
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于無線傳感器網絡地址分配技術領域，涉及一種基于簇的動態地址分配方法。

背景技術

無線傳感器網絡是大量由敏感元件構成的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網絡，其目的是協作地感知、采集、處理和傳輸網絡覆蓋地理區域內感知對象的監測信息，并報告給用戶，在軍事應用、環境監測等各種安全場合具有廣泛的應用前景。在無線傳感器網絡中，節點能量通常是不可再生的，能量因此成為影響網絡壽命的關鍵因素。研究表明，與處理和傳感過程相比，通信過程消耗了節點的絕大部分能量，而在無線傳感器網絡的通信開銷中MAC地址往往占據了相當大的比例。因此，減少MAC地址長度、降低節點通信能耗，對延長節點以及整個網絡的使用壽命都有十分重要的意義。

目前在無線傳感器網絡地址分配問題上常見的方法有全局唯一地址分配方法、基于虛擬小區的地址分配方法、基于博弈模型的地址分配方法等。全局唯一的分配方法分配的地址長度較長，采用樹型結構分配耗時較長；基于虛擬小區的方法對網絡要求較為嚴格，需要每個小區只包含一個節點；基于博弈模型的方法由于節點自己進行博弈選擇策略并隨機選擇地址，會發生地址沖突。

發明內容

本發明提供了一種基于簇的動態地址分配方法。能夠在處理新節點加入或者死亡節點剔除時只在簇內進行，提高了網絡的動態靈活性，解決通信過程中由于通信頻率不同等帶來的節點能耗不均，平衡網絡節點能量，提高整個網絡的壽命。

本發明所采用的技術方案是，一種基于簇的動態地址分配方法，按照以下步驟實施：

第一步：初始化

①分簇：以R′為邊長，將邊長為a的傳感器網絡劃分為若干個正方形小區，每個小區內的節點為一個簇；

其中，R′＝0.7R，R為節點的通信半徑；

②每個節點i根據物理位置信息(x′_i，y′_i)獲得簇地址A_i：

其中，x′_i，y′_i分別為節點i的橫、縱坐標，mod為取余運算，為向下取整運算，dec2bin為十進制轉換為二進制，A_i為節點i的簇地址；

③在每個簇內，中心節點為簇內每個節點分配簇內地址B_i：

i)對于節點i，計算比例因子直到簇內所有的ω_i都計算出來；

其中，n_i為節點i的一跳鄰居節點個數，E_i(T)為節點i在當前時刻T的剩余能量；

ii)簇內各節點按照ω_i從大到小進行排序；

iii)中心節點對其進行簇內地址的分配，其長度是從小到大的，即0，1，00，01，10，…；

④通過“簇地址A_i+簇內地址B_i”的形式進行拼接就成為節點的MAC地址；

第二步：地址更新

地址更新是以簇為單位的，對每個簇，簇內每個節點都要進行如下步驟：

①簇內節點進行更新判斷

若簇內發起更新請求的節點數目占簇內總結點的百分比達到σ(σ為更新閾值時)，該簇節點進行第②步；若簇內發起更新請求的節點數目占簇內總結點的百分比未達到σ，該簇內節點地址不變；

根據以下方法判斷節點是否需要更新：

i)對于節點i，計算剩余能量比并判斷是否有μ_i＜μ₀，若是，進行第ii)步；若否，對于i+1進行第i)步，其中，μ₀為剩余能量比閾值；

ii)對于節點i，計算節點當前時刻的剩余能量E_i(T)并判斷是否有E_l＜E_i(T)＜E_u，若是，進行第iii)步；若否，對于i+1進行第i)步，其中E_u、E_l分別為剩余能量的上限閾值和下限閾值；