[發(fā)明專利]一種適用于非接觸式充電WSN網(wǎng)絡(luò)的分簇路由的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410587429.5
• 申請(qǐng)日: 2014-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN104469878B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何月順
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W40/10
• 分類號(hào): H04W40/10;H04W40/16;H04W84/18
• 代理公司: 南昌卓爾精誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 36133
• 代理人: 賀楠

1.一種適用于非接觸式充電WSN網(wǎng)絡(luò)的分簇路由的方法，其特征在于，包括：非接觸式充電WSN網(wǎng)絡(luò)部署階段、建立充電分簇、建立通信分簇、構(gòu)造充電節(jié)點(diǎn)序列、啟動(dòng)充電模式、完成充電模式和恢復(fù)運(yùn)行模式七個(gè)階段；具體步驟為：

1)非接觸式充電WSN網(wǎng)絡(luò)部署階段

WSN部署后，匯聚節(jié)點(diǎn)廣播初始化信息，各節(jié)點(diǎn)廣播初始化信息并且確立路由表信息，將各節(jié)點(diǎn)相對(duì)位置及電量信息發(fā)送回匯聚節(jié)點(diǎn)；

2)建立充電分簇

節(jié)點(diǎn)加入哪一個(gè)簇區(qū)首先取決于物理的相對(duì)位置，第一級(jí)簇頭由該簇區(qū)內(nèi)距離匯聚節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置較近的節(jié)點(diǎn)擔(dān)任；首先根據(jù)物理的相對(duì)位置劃分多個(gè)為節(jié)點(diǎn)數(shù)量相等的簇區(qū)，設(shè)一個(gè)簇區(qū)內(nèi)有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，第i個(gè)簇頭CH_i的選取依據(jù)為節(jié)點(diǎn)N_i距離其他節(jié)點(diǎn)的物理相對(duì)位置最短；

3)建立通信分簇

正常的通信分簇采用現(xiàn)有成熟的HEED算法，該算法固定分簇半徑，從而減少充電分簇在切換到充電模式時(shí)對(duì)通信分簇的正常通信影響，在構(gòu)建通信分簇時(shí)，選簇頭繞開充電分簇簇頭；

4)構(gòu)造充電節(jié)點(diǎn)序列

當(dāng)節(jié)點(diǎn)N_i的電能到達(dá)閾值時(shí)，N_i向該簇區(qū)的充電簇頭CH_i發(fā)送消息包，CH_i將自身信息加入消息包并逐級(jí)返回給下級(jí)，最終消息包被傳遞給匯聚節(jié)點(diǎn)；匯聚節(jié)點(diǎn)收到低電消息包，立刻通過消息包中的返回路徑逆序開始構(gòu)造充電節(jié)點(diǎn)序列；

5)啟動(dòng)充電模式

該充電序列中的節(jié)點(diǎn)，充電簇頭和匯聚節(jié)點(diǎn)構(gòu)建充電序列；設(shè)充電簇頭CH₁為充電序列離匯聚節(jié)點(diǎn)最近的一個(gè)，令N_i＝CH_i，則該序列為CH_i＝{N₁,N₂,L,N_i},由匯聚節(jié)點(diǎn)開始，第j-1(j∈1,2,L i)個(gè)節(jié)點(diǎn)N_j-1發(fā)送電力發(fā)送模塊配置信息以及ID標(biāo)識(shí)給第j個(gè)節(jié)點(diǎn)N_j(j∈1,2,Li)，N_j的電力接收模塊發(fā)送ID標(biāo)識(shí)進(jìn)行確認(rèn)，充電序列之間的相鄰節(jié)點(diǎn)身份確認(rèn)后，節(jié)點(diǎn)的電力發(fā)送模塊啟動(dòng)，除了序列最后一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)收不到電力接收模塊配置信息和第一個(gè)節(jié)點(diǎn)收不到電力發(fā)送模塊配置信息外，充電序列中的節(jié)點(diǎn)均啟動(dòng)電力發(fā)送與接收模塊，充電序列開始啟動(dòng)充電模式；

6)完成充電模式

為了保證充電序列的充電電壓與節(jié)省能耗，充電序列遵循后進(jìn)先出LIFO原則循序退出充電模式；在充電序列的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)N_i充電完成后，N_i發(fā)送充電完成信號(hào)MSG_COMPLETE給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)N_i-1，N_i-1收到后關(guān)閉電力發(fā)送端并發(fā)送確認(rèn)信息給N_i，N_i關(guān)閉電力接收模塊并轉(zhuǎn)換為正常的低功耗通信模式，退出充電序列；如果在N_i完成充電前，系統(tǒng)中間的N_j完成充電，系統(tǒng)忽略N_j信號(hào)，N_j繼續(xù)充電模式，但是每隔1000毫秒重發(fā)一次MSG_COMPLETE，直到N_j+1充電完成退出充電序列，N_j才能退出序列；

7)恢復(fù)運(yùn)行模式

N_i-1如果未完成充電，則該序列繼續(xù)保持充電模式；如果完成則重復(fù)第6步，直到該充電序列中無節(jié)點(diǎn)，充電完成，系統(tǒng)恢復(fù)正常的低耗能通信模式。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于非接觸式充電WSN網(wǎng)絡(luò)的分簇路由的方法，其特征在于，節(jié)點(diǎn)之間通信采用2.4GHz頻率；節(jié)點(diǎn)的充電序列時(shí)采用的是903-927MHz頻率帶寬。