[发明专利]无线传感网多节点路由优化与动态自组网实现方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感网与动态自组网技术领域，具体涉及基于物联网技术和构建红外阵列无线传感网技术，实现了数字化多节点路由的无线传感网多节点路由优化与动态自组网。

背景技术

在采用有线传输方式的楼宇自动化网络建设中，不仅施工周期长、对周边环境的影响往往是综合布线系统，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制，而且由于有线网络缺少灵活性，这就要求楼宇自动化系统的网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要，这往往需要预设大量利用率较低的信息点，若是对楼宇自动化系统重新进行改造，对于有线网络，消除原有的旧系统和对新系统进行新的布置将带来庞大的工程费用，这就要求一种技术可以快速方便地解决使用有线方式所不易实现的网络联通问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种无线传感网多节点路由优化与动态自组网实现方法，能快速方便地解决使用有线方式所不易实现的网络联通问题。

为了解决上技术问题本发明采用以下的技术方案：

一种无线传感网多节点路由优化与动态自组网实现方法，采用物联网技术，构建红外阵列无线传感网，其特征在于：无线自组网络的节点在抛撒之后，根据动态自组网规则组织成按等级管理的簇，用一个簇头节点的通讯半径作为一个基本的蜂窝状颗粒，簇中和簇头节点直接相连的是成员节点，当节点在簇头节点的直接通讯半径外时，可成为客人节点并通过成员节点加入本簇，节点共可分为6种不同的状态：

（1）等待竞选状态,此状态是节点的起始状态；

（2）竞选簇头状态,当节点附近无簇可加入时，可以随机自主发起组成簇；

（3）放弃竞选资格等待状态，此状态为一中间状态,为成为客人节点做准备；

（4）簇头节点,处于一个簇的核心位置,负责簇的管理事物；

（5）成员节点,归属于簇头节点的管理；

（6）客人节点,连接于成员节点之上,归属于簇头管理，一旦可以和别的簇头直接通讯时,则成为另一个簇的成员节点。

节点处于等待竞选状态时，a、如果在该节点的通讯半径内检测到附近有簇头节点，则本节点的状态变为成员节点，并且自己的属性值与簇头节点相同；b、如果在该节点的通讯半径内检测到附近无簇头节点而有成员节点时，本节点进入放弃竞选资格等待状态, c、如果在该节点的通讯半径内检测到附近即无簇头节点而又无成员节点时，进一步检测在面积为S的区域内随机抛撒N个节点的随机数选取是否满足竞选要求，满足则进入到等待竞选状态，不满足则保持在原状态。

处于簇头节点的节点将保持在原状态，遇到断网、节点短时期失效等情况时：a.客人节点、成员节点如果检测到和原来的簇头失去联系，回到等待竞选状态，重新执行组网分簇；b.簇头节点发现自己管辖范围和其它簇头管辖范围冲突。如果发现附近出现其它簇的成员节点，或簇头节点，回到等待竞选状态，重新执行组网分簇。

节点处于竞选簇头状态时，如果在该节点的通讯半径内检测到邻居的邻居中有竞选簇头的节点，回到原来的等待竞选状态，如果邻居的邻居节点中无竞选簇头节点，则竞选簇头成功。

当节点处于放弃竞选资格等待状态时，如果附近有簇头节点，加入到这个簇，成为成员节点；如果附近无簇头则而只有成员节点，则成为客人节点。

处于客人节点状态的节点，如果检测到附近有簇头节点，则加入到这个簇，成为成员节点。

处于成员节点的节点将保持在原状态。

随机数选取的初始原则：在面积为S的区域内随机抛撒N个节点，通讯半径为R,则某个节点通讯半径内的出现的节点数n，应该服从贝奴利分布,记为b(n,p)，其中p=πR²/S，则                                                根据中心极限定理，当N趋向于+∞时，n服从正态分布，所以一个节点内通讯半径内节点的个数应为。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：用一个簇头节点的通讯半径作为一个基本的蜂窝状颗粒，引入了客人节点,作为灵活调节断缝处的节点分配，能快速方便地解决使用有线方式所不易实现的网络联通问题，提高无线通信的抗干扰能力，提高通讯的准确率以及提供方便的自组网方式，实现数字化多节点路由。

附图说明

图1 无线传感器网络结构示意图

图2～图9 随机抛撒后节点组网过程和不同状态切换说明图

图10 由状态图绘成的组网图。

具体实施方式