[发明专利]一种基于簇的全IP无线传感器网构建方法

说明书

本发明涉及一种基于簇的全IP无线传感器网构建方法，将传感器节点划分为四类：与IPv6网络连接的接入节点、固定簇首节点、移动簇首节点及簇成员节点，全IP无线传感网被划分为两个层次，由接入节点和固定簇首节点组成的接入节点动态树以及由簇首节点和簇成员节点组成的簇。

技术领域

本发明涉及一种基于簇的全IP无线传感器网构建方法。

背景技术

随着无线传感器网的快速发展和大规模应用，以及IPv6网络的不断普及和完善，无线传感网与IPv6网络之间实现全IP通信已成为必然趋势。6LoWPAN为在低功耗无线个人局域网中引入IPv6协议提供了可行性，是实现无线传感网与IPv6网络全IP通信的理想方案。基于IPv6的全IP无线传感网为每个传感器节点配置全局唯一的IPv6地址，可以实现与IPv6网络全IP通信。

现如今，IPv6网络预计将要大面积普及，无线传感网与IPv6网络之间实现全IP通信已成为必然趋势。在无线传感网与IPv6网络实现全IP通信之前，必须进行地址配置和建立路由路径。由于传感器节点能源和硬件条件的限制，这就要求在地址配置和路由建立过程高效利用节点能量和资源，高效的网络构建算法是实现无线传感器网络有效运转的保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于簇的全IP无线传感器网构建方法，技术方案如下：

一种基于簇的全IP无线传感器网构建方法，将传感器节点划分为四类：与IPv6网络连接的接入节点、固定簇首节点、移动簇首节点及簇成员节点，全IP无线传感网被划分为两个层次，由接入节点和固定簇首节点组成的接入节点动态树以及由簇首节点和簇成员节点组成的簇。构建方法如下：

(1)簇首节点的选取

在初始阶段，所有的节点都是普通节点，都通过接受其他节点广播的beacon消息来计算邻居节点的数量，簇首节点的选举过程如下：(1)节点F在一跳范围内广播beacon消息，然后侦听相邻节点的beacon消息，对比所拥有的邻居节点数量；(2)如果节点F的邻居节点数量最多，将自己标记为簇首节点，广播Cluster_Head消息，否则将自己标记为簇成员节点；如果存在多个节点拥有相同的最多邻居节点数量，则选取MAC地址最小的节点为簇首节点；簇首节点一跳范围内的其他节点转换为簇成员节点；

(2)固定簇的构建

通过每个节点广播beacon消息，计算出拥有邻居节点数量最多的节点，标记为固定簇首节点；如果两个或两个以上节点拥有相同的最多邻居节点数量，则选取其中MAC地址最小的节点作为固定簇首节点；固定簇首节点一跳范围内的其他节点则转换为簇成员节点，建立相应的固定簇；

(3)移动簇的构建

通过每个节点广播beacon消息，计算出拥有邻居节点数量最多的节点，标记为移动簇首节点；如果两个或两个以上节点拥有相同的最多邻居节点数量，则选取其中MAC地址最小的节点作为移动簇首节点；移动簇首节点一跳范围内的其他节点则转换为簇成员节点，建立相应的移动簇；

(4)接入节点动态树的构建

在选取出固定簇首节点后，固定簇首节点接收来自节点或其他邻居固定簇首节点发送的beacon消息；初始时，所有的固定簇首节点的深度值都是-1；接入节点动态树是从接入节点开始构建的，所以接入节点的深度值是1；未加入接入节点动态树的固定簇首节点选择接入节点或者深度值最小且非负的固定簇首节点作为自己的父节点，加入接入节点动态树，同时在父节点的深度值基础上将自己在接入节点动态树中的深度值增加1；如果一个固定簇首节点收到多个深度值相同且非负的固定簇首节点的beacon消息，则选取优先级最高的固定簇首节点作为父节点并加入接入节点动态树；