[发明专利]Zigbee同构树型无线传感网的集中式构建方法

权利要求书

1.一种Zigbee同构树型无线传感网的集中式构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤10、协调器获取网络中节点的邻居关系图                                                ；

步骤20、协调器根据邻居关系图确定可生成的树型拓扑深度的上界和下界，并将其反馈给用户；

步骤30、用户根据实际的需求给定最终生成的树型拓扑的深度上限值；

步骤40、根据用户给定的值，协调器按照以下步骤构建一个深度受限的最小化子节点数的树型拓扑：

步骤41、以协调器作为根节点，对邻居关系图图中的所有节点进行广度优遍历，得到一个临时有向树；

步骤42、对临时有向树中的节点按照它们子节点的数目进行由大到小的排序，将排序结果放在一个队列中，拥有最多子节点的节点放在队列的最前面，并将其作为当前待优化节点；

步骤43、对当前待优化节点进行局部优化操作，如果成功，跳转到步骤42，否则进入步骤44；

步骤44、如果当前节点不是队列中最后一个节点，则将下一个节点作为当前待优化节点，跳转到步骤43；否则进入步骤45；

步骤45、将作为最终的树型拓扑输出，结束；

步骤5、协调器将该树型拓扑采用广播的方式传递给网络中的每一个节点。

2.如权利要求1所述Zigbee同构树型无线传感网的集中式构建方法，其特征在于，步骤43中所述局部优化操作具体按照以下步骤：

步骤4301、根据邻居关系图和临时树以及当前待优化的节点，构建新的有向图，同时将节点的所有子节点都标记为“新”，并从中选择一个作为当前子节点，记为；其中构建新的有向图按照以下方法：

对于节点的子节点数为，检查临时树中的每一个节点的子节点数，如果大于等于，就从有向图中删除该节点的所有入边，接着将树中的有向边添加到有向图中；

步骤4302、将当前子节点标记为“旧”，从有向图和中删除节点与当前子节点之间的有向边；

步骤4303、以节点为起点，对有向图使用广度优先遍历，寻找一条从节点通向协调器的有向路径，如果路径存在，则跳转到步骤4304；否则，如果存在标记为“新”的子节点，那么从中选择一个作为当前节点，记为，跳转到步骤4302；否则，局部优化过程失败，结束；

步骤4304、根据路径对进行修改，修改原则是：对于中的每一个节点，从树中删除以该节点作为起点的边，并向中添加中以该节点作为起点的边；

步骤4305、如果更新后的的深度不超过，那么局部优化过程成功，结束；否则恢复上述修改过程，如果存在标记为“新”的子节点，那么从中选择一个作为当前节点，记为，跳转到步骤4302；否则局部优化过程失败，结束。

3.如权利要求1所述Zigbee同构树型无线传感网的集中式构建方法，其特征在于，步骤10中协调器按照以下步骤获得网络中节点的邻居关系图：

步骤11、协调器采用广播方式发送一个探测数据包，该数据包仅包含一个变量，用于表示发送该数据包节点的64位物理地址，其初始值为协调器的64位物理地址；

步骤12、每一个节点如果首次接收到该探测数据包，则记录下数据包中的值，其对应的节点作为父节点，并发送一个确认数据包给父节点，同时用自身的64位物理地址更新的值后广播该数据包；如果不是第一次接收到该探测数据包，仅记录下数据包中的值，并将相应的节点作为邻居节点；

步骤13、父节点接收到确认数据包后记录下子节点的64位物理地址；

步骤14、如果节点没有接收到确认数据包，则表明该节点没有子节点，每一个子节点将自身形成的邻居表信息发送给父节点；

步骤15、父节点在收集所有子节点的邻居表信息后，对所有邻居表信息进行综合，形成一个更加完整的邻居表，并将该邻居表发送给自己的父节点；

步骤16、协调器接收到所有子节点的邻居表后，通过对邻居表信息进行综合，形成一个完整的邻居关系图。

4.如权利要求1所述Zigbee同构树型无线传感网的集中式构建方法，其特征在于，步骤20中，协调器分别采用深度优遍历算法和广度优遍历算法获得树型拓扑深度的上界和下界的值，具体过程为：以协调器作为起始节点，对邻居关系图进行深度优遍历，最终得到一个DFS树，该DFS树的深度即为上界的值；以协调器作为起始节点，对邻居关系图进行广度优遍历，最终得到一个BFS树，该BFS树的深度即为下界的值。