[发明专利]一种分簇链状无线传感器网络通信方法

权利要求书

1.一种分簇链状无线传感器网络通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)结合分簇拓扑结构和链型拓扑结构的特点，对无线传感器网络采用分簇链状的节点部署方案；其中，每个簇的簇成员节点采集数据，并汇总至所在簇的簇首节点，然后簇首节点按照多跳中继的方式将数据传输至汇聚节点；

(2)所有传感器节点初始化完成后进入WOR状态，汇聚节点进入发送状态；整个网络完成一轮数据收集需要N+1个周期，包含1个簇内周期和N个簇间周期，N为簇的数量；

(3)进入簇内周期，汇聚节点发送簇内信标帧，唤醒网络内全部传感器节点，簇成员节点在对应的时隙醒来后，向簇首节点发送采集到的数据，各簇首节点同时接收所属簇成员节点发送的信息，互不干扰；该步骤的具体过程如下：

(31)汇聚节点发送包含m个帧的簇内信标帧，唤醒网络内全部传感器节点；

(32)簇首节点被唤醒并接收到一个完整的信标帧后，根据其ID号以及所接收到的信标帧帧序号计算出休眠时间t_rest1，休眠时间t_rest1后进入接收状态：

t_rest1＝(m-m_j)t_beacon

上式中，m_j为簇首节点接收到的信标帧帧序号，t_beacon为汇聚节点广播一个信标帧的时间；

(33)簇成员节点被唤醒并接收到一个完整的信标帧后，根据其ID号以及所接收到的信标帧帧序号计算出休眠时间t_rest3，休眠t_rest3后醒来，若无数据发送，则休眠时间t_rest5后直接进入下一轮数据收集周期，至此，簇内同步、时隙部署完成：

t_rest3＝(m-m_j)t_beacon+(n_i-1)t_slot

t_rest5＝(n-n_i+1)t_slot+T_between+T_sleep

上式中，n_i为簇成员节点的簇内编号，t_slot为簇成员节点发送一个数据帧的时隙长度，T_between为一个簇间周期，T_sleep为一个睡眠周期；

(34)簇成员节点在自己规定的时隙内发送数据，簇首节点接收数据；

(35)簇首节点在t_rest2时间内接收全部簇成员节点发送过来的数据后，进入WOR状态，等待汇聚节点唤醒进入簇间周期：

t_rest2＝n*t_slot

上式中，n为一个分簇的簇成员个数；

(36)簇成员节点在对应的时隙内发送完数据并休眠t_rest4时间后进入下一轮数据采集周期：

t_rest4＝(n-n_i)t_slot+T_between+T_sleep

至此，簇内周期完成；

(4)进入簇间周期，汇聚节点发送同步信号帧，唤醒所有簇首节点，相邻簇首节点两两进入工作状态，通过多跳中继的方式将数据上报至汇聚节点；

(5)进入睡眠周期，所有传感器节点处于休眠状态，直至下一轮数据收集周期；休眠状态不能发送和接收数据，WOR状态能够接收数据。

2.根据权利要求1所述分簇链状无线传感器网络通信方法，其特征在于，网络中的每个分簇包括1个簇首节点和n个簇成员节点，且簇头节点位于簇成员节点的中心处，在一个分簇内，簇首节点的编号为0，各簇成员节点的编号按照逆时针的方向从1开始依次递增；各簇首节点依次连接，直至到达汇聚节点，从而构成链型拓扑结构，在链型拓扑结构中，各簇首节点的编号按照其与汇聚节点距离的增大而从1开始依次递增。