[发明专利]一种基于簇的时空调度MAC协议的设计方法

权利要求书

1.一种基于簇的时空调度MAC协议的设计方法，包括下列步骤：

（1）.建立网络模型：节点随机部署在某一海域自组成网，网络中的节点根据成簇算法组成簇，各个节点的传输范围相同，假设根据成簇算法得到的各个簇头节点不在彼此的传输范围内，一些簇头节点的传输范围相互交叉，整个网络时针同步，且每个节点都知道其它节点的地理位置；

（2）.定义节点的度、干扰节点、禁止时间、时空冲突图，定义SCG(i)为节点i的时空冲突图，用于描述节点i和其干扰节点之间的冲突关系，时空冲突图的顶点表示干扰节点，加权边表示节点i与干扰节点的冲突关系，C_i,j(s)=T_i,s-T_j,s为加权边的权值，其中 T_i,s，T_j,s分别为成员节点i和j到簇头节点s的传播时延，节点j为节点i的干扰节点，s为节点j或者节点i的簇头节点；

（3）.根据节点度越大的节点的数据传输导致越多的数据碰撞的概率越大，所以节点度越大的节点要求其最先传输的思想，构造时空冲突图，具体构造方法是：若网络一共有N个簇，C₁,C₂,…,C_n,每个簇相应的有S₁,S₂,…,S_n个成员节点，H₁,H₂,…,H_n分别为N个簇的簇头节点，C_i,j(s)为簇C_i的成员节点，其中1≤i≤N,1≤j≤S_i；C_i,j∈C_i 1≤i≤N,1≤j≤S_i表示C_i,j为簇C_i的成员节点；C_i,j∝C_k 1≤i≤N,1≤j≤S_i,1≤k≤N表示成员节点C_i,j在簇头H_k的传输范围内；T_Ci,j,Hk 1≤i≤N,1≤j≤S_i,1≤k≤N表示成员节点C_i,j到簇头H_k的传播时延，令W_Ci,j,Ck,l(H_﹠)=T_Cij,H﹠-T_Ck,l,H﹠；若节点C_i,j的度为n，CE为其它节点度为n和度大于n的节点集合，H_﹠为成员传输范围内的簇头节点，则节点C_i,j的冲突节点有两类：1、i=﹠,C_k,l∝C_﹠2、i≠﹠,C_k,l∈C_﹠，其中C_k,l为CE中的节点，则节点C_i,j的时空冲突图的顶点为节点C_i,j的各个干扰节点，时空冲突图的每条加权边为节点C_i,j与其干扰节点C_k,l的冲突关系，权重为W_Ci,j,Ck,l(H_﹠)，H_﹠为节点C_i,j或者节点C_k,l的簇头节点；

（4）在节点冲突图构造完之后，确定节点的优先级，在节点度一样的情况下根据公式SPN⁽ⁿ⁾(i)=E²(i)∙( E(i)-V(i))+D_i,H/R去确定节点度为n的节点的优先级，其中，其中，E(i)表示节点i冲突图的边数，V(i)表示节点i冲突图的顶点数，D_i,H表示节点距离目的节点即簇头节点的距离，R表示节点的最大传输半径；

（5）在上述工作完成后，确定节点的传输时间，节点通过接收的信息标记自身的状态，并确定传输时间，并确定传输时间，具体方法是：1、所有节点标记自己的状态为“0”，并向簇头和邻居节点广播其节点度，发送优先级以及状态信息，簇头节点转发收到的信息，同时，节点从邻居节点和簇头节点接收广播信息；2、节点根据收到的信息发现干扰节点，若在干扰节点中的状态为“0”的节点的度都低于自己或者存在相同的度但是节点的优先级低于自己，则节点计算自己的传输时间，并将状态设为“1”，最后将传输时间和状态信息广播给邻居节点和簇头节点；3、若在干扰节点中的状态为“0”的节点中存在度高于自己的节点或者存在有相同的度但优先级高于自己的节点，则等待一段时间后，返回2；重复2、3直到所有节点的状态都为“1”，此时所有节点都确认了自己的传输时间。