[发明专利]一种基于移动节点的无线传感器网络分簇拓扑控制方法

权利要求书

1.一种基于不对称能量分布和移动节点的分簇拓扑控制方法，其特征在于在分簇式两级拓扑控制过程中引入分布式思想，使用不对称能量分布的移动节点，实现延长无线传感器网络生命期，对起到关键作用，所述方法包含的步骤为：

第一阶段，网络初始化，完成第一次选择簇头和形成簇结构：

步骤1）. 普通节点的配对：节点感知邻居节点的地理位置，距离相近的两个普通节点自组织配成一对，在以后的生命期中交替工作；

步骤1）. 选择簇头：启动汇聚节点，汇聚节点根据普通节点的剩余能量和地理位置信息，在普通节点中产生均匀分布的簇头节点；

步骤2）. 簇的形成：每个无线传感器节点根据能量与距离的关系选择距离自己最近的簇头，形成簇；

第二阶段，簇的维护： 簇结构形成以后，网络开始按照相关的路由协议传输信息，具体拓扑控制方法如下：

步骤3）. 簇内静态拓扑控制：簇内普通节点按照时间轮片方式工作，簇内若存在移动节点，则移动节点始终处于工作状态；

步骤4）. 移动节点拓扑控制：丢包率大的链接处的节点，向簇内含有移动节点的簇头提交服务请求，请求相关移动节点移动到丢包率大的地方进行数据转发；

第三阶段，簇的重构：

步骤5）. 重构过程的触发：簇头计数和特定情况下服务请求失败触发簇的重构；

步骤6）. 新簇头的产生：簇的重构任务启动以后，当前簇头根据簇内各个节点的剩余能量和邻居节点数目选择新簇头；新簇头产生以后，新簇头将接替旧簇头保持与其他簇头或汇聚节点的连接性；

综上所述，在汇聚节点引导网络完成初始化后，网络就开始了完全自组织运行，即在簇的重构过程中，完成节点移动和不对称能量的簇头选择。

2.根据权利1所述的基于不对称能量分布和移动节点的分簇拓扑控制方法，其特征在于所述簇内普通节点，按照时间轮片方式工作：簇内普通节点感知邻居节点地理位置，完成不交叉配对；配对的两个节点按周期交替工作，合作完成工作；配对的各个节点对和其他未配对的簇内普通节点以平等的方式进行时间轮片，交替向簇头提交数据包。

3.根据权利1所述的基于不对称能量分布和移动节点的分簇拓扑控制方法，其特征在于丢包率大的链接处的节点，向簇内含有移动节点的簇头提交服务请求，该簇头在簇内移动节点数目超过阈值且都处于忙碌状态时，忽略服务请求，否则簇头将服务请求发送给簇内的移动节点；该移动节点判断自己工作状态：若处于空闲状态，移动节点移动到丢包率大的两个节点的中间地理位置，进行数据转发；若处于忙碌状态，移动节点在自己维护的空闲移动节点表中选择一个距离目标地理位置最近的移动节点，并向其发送服务请求，使其移动到目标地理位置，即丢包率大的两个节点的中间地理位置。

4.根据权利1所述的基于不对称能量分布和移动节点的分簇拓扑控制方法，其特征在于簇头计数和特定情况下服务请求失败触发簇的重构：当前簇头节点记录自己发送的数据包数目，簇头发送的数据包数目达到特定阈值后，启动簇重构任务装入任务等待队列，簇头在完成当前数据传输任务后，在任务等待队列中调度并启动簇的重构任务；当前簇头与其它簇头间连接的丢包率超过阈值而产生服务请求，当前簇头在其簇内的移动节点数大于等于既定阈值且各个移动节点都处于忙碌状态时，忽略服务请求并触发该簇进行簇的重构。