[發明專利]一種無線傳感器網絡的分簇路由方法

有效

• 申請號: 201410010192.4
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103702383B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 高德云;楊冬;張宏科;高筱菲;朱婉婷;趙偉程
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/10;H04W40/32;H04W84/18
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,趙鎮勇

1.一種無線傳感器網絡的分簇路由方法，其特征在于，該方法包括：

從所述無線傳感器網絡中隨機選取若干節點作為簇首節點，各個簇首之間的通信采用低功耗有損網絡路由協議RPL方式；當所述簇首節點向外發送OFFER消息邀請其他節點成為其簇成員節點時，根據當前簇首節點在RPL路由樹中的位置控制該簇首節點所攜帶的簇成員節點數量，完成分簇組網過程；

在進行數據路由時，所述簇成員節點將采集到的數據通過單跳路由的方式發送至對應的簇首節點；簇首節點采用RPL路由方式將數據傳遞至根節點。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述簇首節點向外發送OFFER廣播邀請其他節點成為其簇成員節點包括：

所述簇首節點向外發送OFFER消息，公告自身的簇首地位；

其他節點收到該OFFER消息后，判斷自身是否已經加入簇；若已加入簇，且收到的OFFER廣播為該節點所在簇的簇首節點發送，則回復確認消息ACK；若已加入簇，且收到的OFFER廣播為其他簇首節點發送，則丟棄次消息；若未加入簇，則回復ACK消息；

若同時收到兩個簇首節點發送的OFFER消息，則向所述兩個簇首節點中離根節點較遠的簇首節點回復ACK消息；

簇首節點收到其他節點回復的ACK消息后，判斷該節點是否在本簇的成員列表內；如果不存在，則判斷其自身可攜帶的成員數是否已達上限，若未達到上限則添加該節點為簇成員節點，若已達上限，則丟棄該消息；如果存在，則更新該節點的剩余能量信息；

當節點收到簇首節點發送的允許加入簇的OFFER單播消息后，記錄表示該簇首節點在RPL路由樹中位置的Rank值。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括：

周期性進行簇首節點的輪換，從簇成員節點中選擇剩余能量最大的節點作為新任簇首節點；以及，在當前簇首節點的剩余能量小于設定的閾值時，從簇成員節點中選擇剩余能量最大的節點作為新任簇首節點；

所述新任簇首節點繼承現任簇首節點在RPL路由樹中的位置信息。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述從簇成員節點中選擇剩余能量最大的節點作為新任簇首節點之后還包括：

所述現任簇首節點向新任簇首節點發送ROUND消息，通告其新任簇首的地位；

所述新任簇首節點收到高消息后向所述現任簇首節點返回確認消息ROUND_ACK，并更新本地的分簇狀態表，記錄所述現任簇首在RPL路由樹中的位置信息；

所述現任簇首節點向其簇成員節點發送簇首更換消息HEAD_REMOVE；

所述簇成員節點更新其分簇狀態表及路由表信息，并將實時采集到的數據發送至所述新任簇首節點。

5.根據權利要求1或2或4所述的方法，其特征在于，

簇首節點向簇成員節點或其他節點發送消息時，簇成員節點或其他節點在收到該消息后，比較該消息中攜帶的輪數值與其自身輪數值的大??；若該節點自身輪數值大于或等于該消息中攜帶的輪數值，則忽略該消息。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述簇首節點向外發送OFFER廣播邀請其他節點成為其簇成員節點包括：

設置一定時器來確保所述RPL路由樹完成度達到閾值時，該RPL路由樹中的簇首節點向外發送OFFER廣播邀請其他節點成為其簇成員節點。

7.根據權利要求1、2、3、4或6所述的方法，其特征在于，

所有節點均需維護一個分簇狀態表，記錄其自身節點是否為簇首、所在簇的簇首地址、簇首在RPL路由樹中的Rank值、當前輪數信息；

簇首節點還需要維護其簇內成員列表，記錄簇成員節點的地址與剩余能量。