[发明专利]嵌套式蜂窝无线传感器网络及组网方法

摘要

本发明公开了一种嵌套式蜂窝无线传感器网络组网方法，包括以下步骤：初始化的步骤；确定网络规模；划分路由器子网；为划分的路由器子网分配信道；路由器子网自动更新；划分无线节点子网；无线节点子网自动更新；所有无线节点、路由器节点和协调点共同构成顶层子网。本发明将无线节点之间的通信牢牢限制在子网内部，避免了数据包在整个网络中传递，能够大大减少数据包在网络中转发的次数，从而降低了网络负荷，提高了无线信道的利用率；并将对无线信道的竞争由全局网络转移到子网内部，能有效减小无线节点的信道接入延时，从而显著提高网络实时性。

主权项

一种嵌套式蜂窝无线传感器网络组网方法，包括以下步骤：（1）初始化的步骤：对无线节点、路由器节点和协调点进行初始化，让无线节点、路由器节点和协调点采用同一个频率的信道进行通信；（2）确定网络规模：搜索无线传感器网络中路由器和无线节点的数目并记录；（3）划分路由器子网：如果网络规模满足划分路由器子网的条件，则对无线传感器网络划分路由器子网；具体方法如下：（3.1）由路由器节点广播轮询帧，收到轮询帧的路由器依次回复一个数据帧，所述数据帧包含了该路由器所能够到达的路由器地址和信号强度；（3.2）若在如果在规定的时间内，该路由器只收到一个回复的数据帧，则该路由器暂时不需要加入路由器子网；（3.3）该路由器收到依次回复的数据帧以后，根据数据帧的信息找出共同能够到达的路由器节点，将这些节点形成一个路由器子网，每个节点能够单独通信的其它路由器节点作为该路由器子网与其它子网之间通信的桥梁；（4）为划分的路由器子网分配信道：为路由器子网分配一个合适的信道，信道的分配方法为：可以复用不相邻子网的无线信道，但相邻子网信道一定不同；（5）路由器子网自动更新：路由器子网内部能够正常通信，而且与相邻路由器子网之间的转发路由器也已经找到，如果某一个路由器中途失效、离开或者有新的路由器加入，重复步骤（3）和步骤（4）；（6）划分无线节点子网：如果网络规模满足划分无线节点子网的条件，则以无线信号强度最强的路由器为中心，划分无线节点子网；具体方法为：（6.1）无线节点广播询问帧给路由器节点，能够收到此数据包的路由器节点回复一个数据帧，所述数据帧包含以该路由器为中心的无线节点子网网络规模、无线信号强度和所采用的信道频率；（6.2）如果无线节点只收到一个回复的数据帧，则将该无线节点的通信频率设置为与该子网一致；（6.3）如果无线节点收到多个回复的数据帧，则根据子网规模和无线信号强度选择一个合适的子网，然后将该无线节点的通信频率设置为与该子网一致；（7）无线节点子网自动更新： 如果一个无线节点子网中的节点数目因为节点位置改变或失效而小于设定值时，重复步骤（6.1）至（6.3）；减少子网数目，回收频率资源；如果一个无线节点子网因为新的节点加入而使节点数目超出设定值时，重复步骤（6.1）至（6.3）；将大的无线子网分裂成几个小的子网，或者重新调整各个节点在子网中的分布情况；（8）所有无线节点、路由器节点和协调点共同构成顶层网络。