[发明专利]无线传感器网络的快速组网方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种网络技术领域的组网方法，具体是一种无线传感器网络的快速组网方法。

背景技术

无线传感器网络是由一些在空间上分散的自组织的节点组成的，用来协同监控不同区域的状况。典型的传感器节点在布撒后是未连接的独立个体，需要通过自组织的方式进行通信并组成一个网络才能进入工作阶段，这个过程称之为组网或初始化。无线传感器网络的初始化在其生命周期中是必不可少的过程，这一过程的时间是从节点布撒后开始直至整个传感器网络可以进入工作状态为止。由于实际应用中，通常一次需要布撒大量的传感器节点，传统的组网方法，特别是在面对大规模的网络时，初始化过程需要耗费几分钟甚至几十分钟的时间。由于实际应用中的传感器节点一般难以充电或更换电池，系统资源有限，因此现有技术多数关注组网过程的能耗情况，而快速组网技术成为一片盲区。

经过现有技术检索发现，美国专利号为：7295521，公开日期为：2004年8月4日，名称为：Directional flooding method in wireless sensor network(无线传感器网络有向洪泛组网方法)，该技术以组成有向树的拓扑结构进行洪泛方式的组网，但是树形结构组网是一个由根节点向枝叶节点多跳信息交换的过程，并且洪泛的组网方式存在大量冲突重传，导致整个组网时间延长。

又经检索发现，中国专利公开号为：CN101188444，公开日期为：2008.05.28，名称为：一种无线传感网的分布式分簇组网的方法，该技术提出了分簇拓扑的基于邻居发现的组网方式，然而这一分簇方式需要通过协商方法来选举簇头，同样耗费了初始化组网的时间，导致整个组网时间延长。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种无线传感器网络的快速组网方法。本发明通过先验估计在节点布撒前预估簇头节点数量，布撒后各簇头立刻开始并行组成一跳分簇的网络并融合成整个网络，实现了无线传感器网络的尽可能快的组网，具有无需簇头选举过程、提供分簇的拓扑结构、组网时间快、因为是并行组网所以组网时间与节点数量基本无关等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

第一步，对无线传感器网络进行先验预估处理，得到簇头节点的个数n。

所述的先验预估处理，是：

n=C×lgN×AR2,]]>

其中：C是常数，N是传感器节点的数量，A是无线传感器网络监测区域面积，R是传感器节点传输半径。

第二步，传感器节点在布撒前，随机选取其中f×n个节点作为簇头候选节点，其它N-f×n个节点作为簇成员候选节点，其中：N是传感器节点的数量，f是冗余系数。所述的冗余系数f的取值范围为：

第三步，传感器节点在布撒后，各节点并行自组一跳的分簇网络，所有簇头候选节点在布撒后同步启动，当簇头候选节点在T时间内没有收到其它簇头候选节点的组网信息，则该簇头候选节点广播自身组网消息，且将一跳范围内的邻居节点组进簇中，执行第五步；当簇头候选节点在T时间内收到其它簇头候选节点的组网消息，则使该簇头候选节点成为簇成员节点或网关节点，执行第五步；

同时所有簇成员候选节点在T时间内进行侦听，当收到簇头候选节点的组网消息时，则该簇成员候选节点组入簇中成为簇成员节点或网关节点，执行第五步；否则，执行第四步。

所述的T的取值小于6个Hello数据包的传输时间。

第四步，当簇成员候选节点在T时间内未收到簇头候选节点的组网消息时，使该簇成员候选节点成为簇头候选节点，且返回第三步，重新进行并行组网。

第五步，按照第三步的方法，实现各节点的并行组网，直至所有的节点都组入簇中，所有的簇形成网络。