[发明专利]一种多WBAN共存网络协同组网方法

摘要

本发明提供了一种多WBAN共存网络中基于加权组簇的低能耗协同组网方法，它应用于多WBAN共存场景，主要解决可穿戴设备使用WiFi通信引起的高能耗问题。该方法基于WiFi与蓝牙相结合的基础上，引入加权组簇策略，寻找剩余能量较高、移动速度较低、距离基站较近的终端作为簇头，簇头使用蓝牙与相邻用户的设备通信，收集数据并使用WiFi与AP进行通信。在保证用户通信质量的前提下，减少设备WiFi接口不必要的能量开销，提高网络能量利用效率，延长可穿戴设备使用时间，使整个网络的具有更长的稳定通信寿命。

主权项

1.一种多WBAN共存网络协同组网方法，其特征在于，所述方法包括利用WiFi和蓝牙协同组网，并设置每个WBAN用户为一个节点，根据所述节点的工作状态选择合适的簇头，所述簇头内子节点使用蓝牙代替WiFi进行通信，并且所述节点间轮流当选所述簇头；所述节点间轮流当选所述簇头，包括权重计算与广播阶段、权重比较阶段及延迟竞选阶段；所述权重计算与广播阶段包括下列步骤：1‑1)采用自适应加权算法，每个所述节点计算出自己的权重，计算公式为：W＝αE/E_max‑βV/V_max‑γS/S_max其中，W为节点权重，E为节点剩余能量，E_max为节点最大储能，V为节点移动速度，V_max为节点最大移动速度(通常以10m/s计算)，S为节点与AP距离，S_max为WiFi有效通信距离；α、β、γ为加权系数，三者均为正数，且满足α+β+γ＝1；1‑2)通过蓝牙广播给周围节点；所述权重比较阶段包括下列步骤：2‑1)对于每个所述节点，将自身权重和蓝牙通信范围内其他节点的权重进行比较，如果存在比自己权重更大的节点，则放弃簇头竞选，并进入收听模式；2‑2)如果自身权重最大，则成为簇头；2‑3)成为簇头的节点向周围发送簇头广播，处于所述收听模式的节点收到簇头广播，则向所述簇头发送入簇申请；2‑4)所述簇头收到某一节点的入簇申请后，首先判断加入该节点后，整个簇产生的数据率是否超过蓝牙带宽；如果未超过，则接受入簇申请；否则拒绝入簇申请；所述延迟竞选阶段包括下列步骤：3‑1)对于在所述权重比较阶段未成为簇头的节点根据自身权重设置监听时间T，在监听时间内，节点设置为收听模式，收听簇头广播；监听时间T计算公式为：其中T为监听时间，T_0为单次通信时间(单位为毫秒)，N为离散化系数，W为节点权重，W_max为权重最大可能取值，其值为α，即节点满足E＝E_max，V＝0，S＝0的条件时W的取值；3‑2)处于收听模式的节点，收到簇头广播后，保存簇头信息并建立候选簇头列表，选择其中权重最大的簇头发送入簇申请；如果入簇申请被拒绝，则从簇头列表中删除该簇头，向剩余候选簇头中权重最大簇头发送入簇申请；如果列表为空，则保持收听模式，直至收到簇头广播或监听时间T结束；3‑3)如果节点经过监听时间T后仍未入簇且簇头列表为空，则成为簇头并发送簇头广播。