[發明專利]一種無線傳感網的組網方法

在審

• 申請號: 201610033251.9
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105575092A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 王迅
• 申請（專利權）人: 王迅
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;H04L29/08;G05B19/418;H04W84/18
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所 34113
• 代理人: 楊晉弘

1.一種無線傳感網的組網方法，其特征在于：包括簇頭節點及其全局通信時隙的確定，簇成員節點及其簇內通信時隙的確定；所述簇頭節點及其全局通信時隙的確定是指網絡以信標模式工作，采用超幀結構組織數據的接收和發送，匯聚節點首先以廣播全局信標幀來進行全網同步，然后根據請求節點的剩余能量確定簇頭節點，并根據接收到的請求順序為每一個簇頭節點依次分配全局通信時隙及其簇內通信子信道；所述簇成員節點及其簇內通信時隙的確定是指在確定簇頭節點后，各個簇頭節點廣播自身的子信道信息和空閑時隙情況，未成為簇頭節點的普通節點偵聽所有簇頭節點的廣播信息，選擇接收信號強度最強的廣播信息所對應的簇頭節點，并向那個簇頭節點發送請求幀以請求入簇，簇頭節點接收到請求后確定簇成員節點，并根據接收到的請求順序為每個簇成員節點分配簇內通信時隙，在某一個普通節點競爭入簇失敗后，繼續在下一周期偵聽全局通信頻段，重新選擇其他的簇頭節點競爭入簇，簇建立完成；當簇建立完成且網絡穩定后，所有簇頭節點在全局通信時段非自身通信時隙進入休眠狀態，所有簇成員節點在全局通信時段及簇內通信時段的非自身通信時隙時進入休眠狀態。

2.根據權利要求1所述的無線傳感網的組網方法，其特征在于：所述簇建立完成后，若匯聚節點連續多次未收到簇頭節點的廣播信息，則簇頭節點失效；簇頭節點失效后，匯聚節點重新發起簇頭節點的選舉，未成為簇頭節點的普通節點、未入簇的普通節點重新開始競爭成為簇頭節點；在新的周期內偵聽全局通信頻段，接收到匯聚節點的全局信標幀后，以CSMA的方式在空閑時段發起請求以競爭成為簇頭節點，發起CSMA的時段在簇內通信時段，發起的信道在全局通信頻段，當新的簇頭確定后，重新建立自己的新簇。

3.根據權利要求2所述的無線傳感網的組網方法，其特征在于：所述簇頭節點失效后，未入簇的普通節點重新開始競爭成為簇頭節點，包括如下步驟：在網絡穩定后，簇頭節點在全局通信時段依次按照自身分配的時隙廣播數據幀，若匯聚節點在連續多個周期未收到某個簇頭節點的廣播數據幀，則認為此簇頭節點失效；若簇頭節點由于自身能量不足也可以在廣播數據幀中和簇內信標幀中主動添加請求失效信息；當匯聚節點和簇成員節點分別得知所述信息后，由匯聚節點重新發起組網命令，簇成員節點變成普通節點，偵聽全局信道中匯聚節點的全局信標幀，重新選舉出一個新的簇頭節點，其余普通節點則請求重新入簇。

4.根據權利要求1所述的無線傳感網的組網方法，其特征在于：所述簇建立完成后，當簇成員節點失效時，簇頭節點將之前分配給失效的簇成員節點的時隙收回，并在下一周期的簇內信標幀中將收回的時隙定為空時隙。

5.根據權利要求1所述的無線傳感網的組網方法，其特征在于：所述為每一個簇頭節點依次分配全局通信時隙及其簇內通信子信道，包括如下步驟：匯聚節點啟動后的第一個時隙在全局通信頻段內周期性的廣播全局信標幀，所述全局信標幀中包含有同步信息、匯聚節點轄屬的簇頭節點數及其對應的子信道和通信時隙，其中，網絡中允許的最大簇頭節點數目N、每個子信道頻率f以及一個周期所包含的通信時隙數目T是預先設定的，所述通信時隙包括已被占用的通信時隙和空閑的通信時隙；除匯聚節點之外，所有的其他節點第一次醒來后偵聽信道，若接收到匯聚節點的全局信標幀，根據全局信標幀內的信息判斷網絡中的簇頭節點數是否達到了最大簇頭節點數；若判斷得到網絡中的簇頭節點數達到了最大簇頭節點數，則節點以同步算法做同步處理，然后繼續偵聽；若判斷得到網絡中的簇頭節點數還未達到最大簇頭節點數，則在空閑時段以CSMA的方式發送請求幀以競爭成為簇頭節點，請求幀中包含節點的剩余能量；匯聚節點接收到請求幀并記錄，查看已確定的簇頭節點數目n是否達到最大簇頭節點數目N，并在得到已確定的簇頭節點數目n沒有達到最大簇頭節點數目N的情況下，從中選擇剩余能量最多的N-n個節點作為簇頭節點，按照接收順序為其分配N-n個全局通信時隙以及子信道，并在下一周期廣播的全局信標幀中包含此信息。