一种无线自组织网络的建立和工作方法

摘要

本发明公开了一种无线自组织网络的建立方法，所述无线自组织网络是二层网络，在网络节点上设置父节点列表，在网络建立时由组长节点广播携带自身节点标识的组建立消息，其他节点在收到组建立消息后，根据需要修改自身的父节点列表，以及广播携带自身节点表示和相对距离的组建立消息。本发明还公开了一种无线自组织网络的工作方法，组员节点在无法成功向父节点列表中任一节点发送数据时尝试寻找新的父节点，并且以发送邀请消息的节点标识替换自身的父节点列表。组员节点发现其他节点正在尝试寻找新的父节点时，如果能够为其提供中继，则发送邀请消息。采用本发明所提供的技术方案，可以降低网络的整体能耗，降低对硬件的要求，提高网络的稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术，特别是涉及一种无线自组织网络的建立和工作方法。

背景技术

无线自组织网络是一种特殊的无线通信网络。这种网络通常由大量节点组成，这些节点在进入应用现场后，按照协议自动组织成为具有层次结构的网络，协同工作。无线自组织网络的节点通常由微处理器、内存、电池和微型无线电收发机以及其他应用模块组成。典型的无线自组织网络是无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)。无线传感器网络被部署在应用现场后能够实时采集指定监测对象的信息，并对其进行处理，然后将处理结果传送到基站，由基站做进一步处理。

现有的无线自组织网络一般采用基于分组的二层结构来实现，并且采用低能量自适应聚类层次(LEACH，Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)算法来实现网络的自组织。所谓二层结构，指的是将无线自组织网络中的所有节点分为组长节点和组员节点，一个组的组长节点和组员节点之间构成组内层，各个组的组长节点和基站之间构成组间层。在LEACH算法中，按周期随机选择组长节点，组长节点广播组建立消息邀请周围的其他节点加入组；除组长节点以外的其他节点在接收到组建立消息后，加入离自己最近的组长节点所建立的组，成为组员节点，以后直接与组长节点通信。组长节点直接与基站通信，负责压缩转发本组内所有的数据。

由以上对于LEACH算法的描述可以看出，从对节点发射功率的要求来说，首先，被选定的组长节点的无线信号发射功率较大，至少需要保证组长节点所发射的无线信号能够覆盖整个组；其次组员节点根据到组长节点的距离调整发射功率，需要额外的硬件支持；最后，越靠近组的边缘，组员节点的发射功率就越大，最坏的情况是，组边缘的组员节点的发射半径也需要等于组半径。

在LEACH中，由于大量组员节点的覆盖范围重合，需要采用时分复用(TDMA，Time Division Multiple Access)技术防止组内节点的冲突，采用码分多址技术防止组和组之间的冲突，从而提高了对硬件的要求。

而从网络的稳定性来说，在网络的工作过程中，组员节点只能和一个组长节点通信，如果该组长节点失效，那么只有等到新一轮网络建立的时候，组员节点才能重新发挥作用，因此网络的稳定性差。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线自组织网络的建立方法，以降低网络的整体能耗，降低对硬件的要求，提高网络的稳定性。

本发明的主要目的还在于提供一种无线自组织网络的工作方法，以降低网络的整体能耗，降低对硬件的要求，提高网络的稳定性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种无线自组织网络的建立方法，其特征在于，所述无线自组织网络是二层无线自组织网络，且在无线自组织网络节点上设置父节点列表，在无线自组织网络建立时首先确定组长节点，由组长节点广播携带自身节点标识的组建立消息，无线自组织网络中除组长节点外的其他节点在收到组建立消息后，根据所收到的组建立消息加入由组长节点建立的组中。

其中，预先设定更换组长节点的周期，以及最佳组长概率，所述确定组长节点为：

在一个周期开始时，各节点根据最佳组长概率、节点已经工作的周期数以及连续担任组员节点的周期数，计算标准概率，并且以标准概率担任组长节点。

其中，所述设定更换最佳组长概率为：

按照以下公式计算最佳组长概率：