[发明专利]一种基于簇的协作包传输方法

说明书

本发明涉及一种用于无线自组织多跳网络的协作传输方法，该方法包括以下步骤：基于无线自组织网络拓扑建立源节点与目的节点间的初始路由；数据转发节点以自身为簇头招募其邻居节点成簇；簇头节点组织簇内收到数据包的节点协作完成数据转发。本方法通过利用转发节点分簇与以簇为单位的协作传输来减少数据传输过程中的总能耗，并平衡网络中节点的能量消耗。

1.应用领域

本发明属于通信网络技术领域，涉及无线Ad hoc网络中的数据传输方法，用于减少数据传输的总能耗，提高网络的生存时间。

2.背景技术

2.1无线Ad Hoc网络

所谓的无线Ad hoc网络，就是指无线网络中的节点自组织成为一个通信网络。在该网络中，节点能够相互通信，但由于单个节点的能量与发送功率有限，距离较远的两个节点需要借助其他节点完成数据多跳转发，从而构成一种无中心的无线自组织多跳网络。无线Ad Hoc网络中的每个节点均兼备路由器与主机两种功能。

在传统的无线Ad hoc网络中，源节点与目的节点之间的路由路径通常是点到点的链式路径，这将使数据传输消耗的能量集中在路径中的节点，造成网络中能量消耗不均，一些节点的能量过早耗尽。

2.2多播路由发现与单播路由回复

传统的路由方法如AODV，DSR等通常采用多播路由发现与单播路由回复的形式建立起路由。图2-1显示了路由建立过程。

在确定源节点与目的节点的情况下，源节点首先向其邻居节点广播路由请求(RREQ)消息，RREQ消息中通常包含邻居节点在收到该消息后继续广播RREQ消息直到目的节点收到RREQ消息。目的节点根据收到的RREQ消息选择一个信道条件最优的邻居节点发送路由回复(RREP)消息，同样，收到RREP消息的节点继续选择信道最优的邻居节点发送RREP消息，直到源节点收到RREP消息，从源到目的节点之间的路由建立。

3.发明内容及特征

从上述视角出发，本发明提出了一种基于簇的数据传输方法，以减小数据传输的能量消耗，并平衡网络中节点的能量消耗。图3-1显示了所提传输方法的具体流程，具体流程如下：

(1)根据多播路由发现与单播路由回复在源节点和目的节点之间建立初始路由，假设源点发出的数据经过K跳传到目的节点，初始路径中的节点为P_ini＝{V_S,V₂,...,V_K,V_D}；

(2)根据初始路径从节点V_K向V₂方向逐个成簇，图3-2显示了簇的形成过程，具体流程如下：

(2-1)以节点V_k,k∈{2,…,K}为例，V_k以自身作为簇头，向邻居节点广播成簇通知，通知消息中包含下一跳簇的所有成员信息，上一跳簇头信息V_k-1及加入簇的基本参数要求；

(2-2)收到通知的节点根据要求计算各自的参数，符合参数要求的节点向簇头发送加入请求，并附上自身的参数和节点ID；

(2-3)簇头V_k根据收到的邻居节点ID与参数，并结合簇的规模限制参数，选择节点作为簇成员。将簇成员名单广播给邻居节点。成为簇成员的节点准备收发数据；

(2-4)接着，节点V_k-1开始以自身作为簇头成簇，迭代步骤(2-1)～(2-4)，直到以V₂为簇头的簇建立，成簇过程结束。注意：在节点V_K广播的成簇通知中，下一跳簇C_K+1只有V_D一个节点；在V₂广播的成簇通知中，上一跳簇头为V_S。