[发明专利]一种码分分簇无线传感器网的网络架构方法

权利要求书

1.一种码分分簇的无线传感网的网络架构方法，其特征在于包括以下步骤：

A.组网后码字的分配过程：簇间码字分配，包括：

1)分簇初始化完成后，经过一个保护时段T_p后进入码字分配过程；

2)簇头等待一个随机时间T_r，防止大量簇头同时开始码字选择导致过多冲突；

3)簇头随机地从预设的节点表中选用一个空闲码字，并向所有邻居簇发布广播Code.Reserve消息，声明自己希望使用该空闲码字，要求预留此空闲码字；其邻居簇收到该声明后，若本簇不使用该空闲码字，则将对应的码字状态修改为保留状态，并向该簇头发送Code.Acknowledge消息；若本簇需要使用该空闲码字，则应答Code.Reject消息；

4)当簇头收到Code.Reject消息时，就放弃当前码字的使用，并回到第3步，若所有未指定码字的邻居节点均回复Code.Acknowledge消息后，进入第5步；

5)簇头更改其码字为选定码字，并发送问询消息Code.Test，判断是否有已制定码字的邻居簇已经使用该选定码字，若存在这样的邻居簇，则邻居簇应答Code.Exist消息声明该选定码字已经使用，簇头收到该Code.Exist消息后，认定该选定码字不可使用，广播Code.Cancel消息给所有邻居簇头，并返回第2步；邻居簇头收到广播的Code.Cancel信息后，将该选定码字重新设置为空闲状态；若是在给定的时间T_k内，无邻居簇头应答Code.Test信息，则簇头认为该选定码字空闲可用，进入第6步；

6)簇头确认该选定码字可用后，更换为公共码字，向簇内节点和邻居簇头发出Code.Conform消息，收到该Code.Conform消息的簇内节点开始使用该选定码字进行通信，邻居簇头则将其码字表中该选定码字状态改为已用；簇头更换为本簇码字，本簇码字分配完成；

B.簇内通信：簇普通节点维护簇内的完整路由信息，并直接在簇内进行数据转发；

C.簇间通信：簇头通过增加发射功率，直接将数据发送到下一簇头，目的簇头可能是数据目标簇头，或者是中继簇头继续转发；

D.新节点的加入过程：在分簇初始化完成后，若存在一个节点需要申请加入网络时，需按照下列过程：

1)新节点按照码字表顺序依次更改码字，并以此更改码字发出申请加入的问询信息；

2)收到申请加入问询信息的簇头需要对申请作出应答，申明接受或拒绝新的节点加入，新节点收到消息后储存消息的响应信息，转用下一个码字进行问询；若节点在保持T_k时间后，没有收到应答信息，则认为对应码字无簇使用或对应链路较差，继续选择使用下一个码字进行问询；

3)问询完码字表中所有码字后，新节点在接收到应答的码字中挑选最优的一个簇申请加入，更改码字为该簇码字发出申请加入信息，进入申请加入簇过程。

2.根据权利要求1所述的码分分簇的无线传感网的网络架构方法，其特征在于以簇为单位进行码字的分配，同一簇内的节点采用同一码字进行通信，邻居簇之间采用不同的具有良好相关性的码字进行通信。

3.根据权利要求2所述的码分分簇的无线传感网的网络架构方法，其特征在于在分簇的初始化过程中，所有节点使用同样的一个规定预设码字进行通信；在网络分簇初始化完成后，需要引入一个码字分配过程，才能开始码分分簇的无线传感网的常规工作；其码字分配过程在分簇初始化完成后等待一个保护时段T_p后开始。

4.根据权利要求2所述的码分分簇的无线传感网的网络架构方法，其特征在于每个簇内的所有节点采用统一的码字，在簇内通信时隙进行簇内通信；其簇普通成员在簇间通信时隙不参与通信，均可进入休眠状态。

5.根据权利要求2所述的码分分簇的无线传感网的网络架构方法，其特征在于簇间通信需要簇头根据需要更换码字；簇头在维护到达其他簇头的路由的同时，还要维护邻居簇使用的扩频码的码字表，即将码字与邻居簇相对应，其中码字的维护通过路由维护的过程实现。

6.根据权利要求5所述的码分分簇的无线传感网的网络架构方法，其特征在于簇头间进行通信时，发射簇头需将簇间通信所用的调制码字更换为接收簇的码字，即簇间通信所用的调制码字即为接收簇所使用的码字。