[發明專利]一種無線傳感器網絡中移動節點的分簇方法

有效

• 申請號: 201210533768.6
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103124421A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 王汝傳;潘新星;黃海平;沙丹;戴庭;蔣凌云;沙超;徐佳;肖甫
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W40/20
• 分類號: H04W40/20;H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

1.一種無線傳感器網絡中移動結點的分簇方法，其特征在于該分簇方法適合特殊場景中移動結點的分簇，考慮了諸多方面的因素，具體過程如下：

步驟1）在目標區域以網格的形式部署固定的錨節點，即三角形節點，并且記錄下各自的地理坐標信息；

步驟2）基站節點及周圍節點廣播發送Hello數據包中的鄰居發現消息，找到鄰居節點并加入各自的鄰居節點表；

步驟3）經過時間T后，基站的鄰居即基站圓圈內的所有節點，根據簇頭選舉方案選出簇頭節點1、2和后備節點3、4，并且開啟簇頭的磁性功能，然后廣播簇頭建立信息給該區域所有的節點，同時簇頭節點和后備簇頭節點的地理位置信息發送給錨節點A；

步驟4）如果接受節點為普通類型節點，假設為節點5收到節點1的Hello數據包時先更新其鄰居節點表，然后判斷消息內容的類型，該消息為簇頭消息并且該節點未加入任何簇，則立即把節點1的ID號寫進ClusterID，表示加入了該簇并且廣播一個加入該簇的信息；當節點5收到節點4的Hello數據包時再次更新鄰居節點表，然后判斷消息類型，該消息為后備簇頭節點且自身的Hello消息的后備簇頭節點為空，此時節點把后備簇頭節點ID號寫進RClusterID，然后廣播一個加入該簇的信息；

步驟5）后備簇頭節點3和4成為網關并且繼續發送Hello數據包中的鄰居發現消息來尋找鄰居節點建立鄰居節點表，然后繼續選取簇頭節點和后備簇頭節點，依次繼續下去直到所有的移動傳感網絡節點都已經加入簇；

步驟6）當簇頭節點1和2在某個時間點移動到一起時，由于磁性相斥，所以兩個簇的簇頭節點不會移動到一起；

步驟7）當簇頭節點2突然變為死結點時，后備簇頭節點4立即取代簇頭的位置成為簇頭節點，并且廣播通知該簇的所有成員和它上一級的簇頭即基站，然后用簇頭選舉法再次選擇一個簇頭節點作為后備簇頭節點；

步驟8）后備簇頭節點3、4繼續發送Hello數據包中的鄰居發現消息來尋找鄰居節點建立鄰居節點表，節點3選取簇頭節點5、6和后備簇頭7、8，節點4選取簇頭節點9和后備簇頭節點10，依次繼續下去直到所有的移動傳感網絡節點都已經加入簇；

步驟8）簇頭節點9和后備簇頭節點10以所有在其通信范圍內的錨節點B、C、D、F的幾何質心作為自己的估計位置；具體過程如下：錨節點B、C、D、F每隔一段時間向鄰居節點廣播一個信標信號，信號中包含有錨節點自身的ID和位置信息，當節點11在一段偵聽時間內接收到來自錨節點的信標信號數量超過某一個預設的門限后，該節點認為與此錨節點連通，并將自身位置確定為所有與之連通的錨節點所組成的多邊形的質心，當節點11變為死節點時，錨節點可以將節點11的地理位置信息發送給基站，基站根據地理位置適時的更換死結點；

步驟9）基站每隔固定時間t就發送鄰居發現消息來重新選舉簇頭節點和后備簇頭節點直到覆蓋完整個網絡以適應節點的移動性，當簇頭1的能量小于一定值時，該簇頭發送一個消息給基站，基站則向全網廣播一個消息，促發下一周期的簇生成；

步驟10）當節點2收到重新分簇的消息時，則將該節點以及所有的鄰居節點的ClusterID和RClusterID全部置為Null；

步驟11）當網絡中的節點5由于長時間不工作時進入休眠狀態時，節點5在進入休眠之前發送一個消息給它所在簇的簇頭節點2，簇頭再發消息給上級簇頭基站保存并記錄好前驅后驅的關系，當該節點的休眠狀態影響到網絡連通性時，基站按原先的路徑發送激活消息給該休眠節點激活它，當經過時間t時清除這些保存的內容；

步驟12）新節點12經過合法認證時加入該網絡，它將主動發送鄰居發現信息以尋找其鄰居集合：

●如果沒有鄰居節點，則該節點失效；

●如果鄰居節點中有簇頭節點9，則加入此簇，向簇頭發送請求消息，簇頭將其加入自己鄰居列表的同時更新該節點的鄰居列表；

●如果鄰居集合非空且無簇頭節點，則按照簇頭選舉方案來判斷自己是否可以成為簇頭；

步驟13）當節點12退出時，由于該節點是非簇頭節點，所以對分簇沒有任何影響，只要將其從鄰居節點表中刪除即可；當退出的是簇頭節點9時，則該簇的鄰居節點不會再收到簇頭消息，超過時間s時發生超時，則將以該點作為簇頭的所有鄰居節點的ClusterID或者RClusterID置為Null，重新按照簇頭選舉方案進行簇頭選舉。