一种簇头节点选取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种簇头节点选取方法及系统，该方法包括：信标节点根据预先获取的本组内普通节点的能效信息生成与本组内每个普通节点对应的初始簇头节点选取阈值，发送所述初始簇头节点选取阈值至本组内的普通节点，普通节点根据所述初始簇头节点选取阈值和预先选取的随机数确定出本组的簇头节点。本发明专利技术能够避免低能量节点的加速死亡和网络的通信故障。

A cluster head node selection method and system

The invention discloses a cluster head node selection method and system, which includes: beacon node generates an initial cluster head node selection threshold corresponding to each common node in the group according to the energy efficiency information obtained in advance, and sends the initial cluster head node selection threshold to the common node in the group; Ordinary nodes determine the cluster head nodes of the group according to the threshold and random number of the initial cluster head nodes. The invention can avoid the accelerated death of the low energy node and the communication failure of the network.

【技术实现步骤摘要】
一种簇头节点选取方法及系统
本专利技术涉及无线网络
，特别涉及一种簇头节点选取方法及系统。
技术介绍
随着无线传感器网络应用的不断拓展，无线传感器网络的生存时间开始显得至关重要。无线传感器网络中包括多个节点，节点由电池提供能量，这使得节点的通信范围、能量、带宽、计算能力和存储能力非常有限，若过多地消耗某个节点的能量会造成该节点的死亡，节点死亡会进而导致整个无线传感器网络的生存时间大大降低。分簇方法能够较好地利用节点的能量，提升无线传感器网络的生存时间。现有的分簇方法包括低能耗自适应分簇方法和链式分簇方法：低能耗自适应分簇方法以轮转的方式任意选取簇头节点，这可能会导致低能量节点的加速死亡，链式分簇方法轮流选取单链上的每个节点成为簇头，当链头发生故障时，这可能会导致整个无线传感器网络通信故障。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供了一种簇头节点选取方法及系统，能够避免低能量节点的加速死亡和网络的通信故障。为实现上述目的，本专利技术提供了一种簇头节点选取方法，基于物联网网络，所述物联网网络包括信标节点和普通节点，所述簇头节点选取方法包括：信标节点根据预先获取的本组内普通节点的能效信息生成与本组内每个普通节点对应的初始簇头节点选取阈值；信标节点发送所述初始簇头节点选取阈值至本组内的普通节点；普通节点根据所述初始簇头节点选取阈值和预先选取的随机数确定出本组的簇头节点。可选地，在所述信标节点根据预先获取的本组内普通节点的能效信息生成与本组内每个普通节点对应的初始簇头节点选取阈值之前还包括：普通节点生成普通节点至多个信标节点的传输时延值，发送排序后的所述普通节点至多个信标节点的传输时延值至基站；基站根据所述排序后的所述普通节点至多个信标节点的传输时延值对所述普通节点和信标节点进行分组；普通节点发送所述普通节点的能效信息至本组内的信标节点。可选地，在所述普通节点根据所述初始簇头节点选取阈值和预先选取的随机数确定出本组的簇头节点之后还包括：基站判断所述簇头节点的剩余能量是否小于或等于本组内所有普通节点的平均能量；若基站判断出所述簇头节点的剩余能量小于或等于本组内所有普通节点的平均能量，所述普通节点继续执行所述普通节点发送所述普通节点的能效信息至本组内的信标节点的步骤。可选地，在所述普通节点根据所述初始簇头节点选取阈值和预先选取的随机数确定出本组的簇头节点之后还包括：所述簇头节点广播消息至物联网网络中的所有普通节点，所述消息包括消息的信号强度；普通节点根据所述消息的信号强度加入信号最强的组中。可选地，还包括：若基站判断出所述簇头节点的剩余能量大于本组内所有普通节点的平均能量，所述簇头节点继续执行所述簇头节点广播消息至物联网网络中的所有普通节点的步骤。可选地，所述初始簇头节点选取阈值通过公式计算得出，其中，T(n)表示与普通节点n对应的初始簇头节点选取阈值，P表示第k组内期望簇头节点个数与第k组内所有普通节点个数的比值，r表示簇头节点选取轮数，rmod(1/P)表示每轮簇头节点选取中已被选为簇头节点的普通节点个数，Gk表示第k组的普通节点总数，gk表示第k组的期望簇头节点个数，Dmax和Dmin分别表示普通节点n距离基站的最大距离和最小距离，Di表示普通节点n距离基站的实际距离，Ec表示本轮簇头节点选取中普通节点n的剩余能量，Ei表示普通节点n的初始化能量，n表示未被选为簇头节点的普通节点，G表示未被选为簇头节点的普通节点的集合。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种簇头节点选取系统，包括信标节点和普通节点；所述信标节点，用于根据预先获取的本组内普通节点的能效信息生成与本组内每个普通节点对应的初始簇头节点选取阈值，发送所述初始簇头节点选取阈值至本组内的普通节点；所述普通节点，用于根据所述初始簇头节点选取阈值和预先选取的随机数确定出本组的簇头节点。可选地，还包括基站；所述普通节点还用于生成普通节点至多个信标节点的传输时延值，发送排序后的所述普通节点至多个信标节点的传输时延值至基站，发送所述普通节点的能效信息至本组内的信标节点；所述基站，用于根据所述排序后的所述普通节点至多个信标节点的传输时延值对所述普通节点和信标节点进行分组；所述信标节点还用于接收所述普通节点的能效信息。可选地，所述基站还用于判断所述簇头节点的剩余能量是否小于或等于本组内所有普通节点的平均能量；所述普通节点还用于若基站判断出所述簇头节点的剩余能量小于或等于本组内所有普通节点的平均能量，继续执行所述普通节点发送所述普通节点的能效信息至本组内的信标节点的步骤。可选地，还包括簇头节点；所述簇头节点，用于广播消息至物联网网络中的所有普通节点，所述消息包括消息的信号强度；所述普通节点还用于根据所述消息的信号强度加入信号最强的组中。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的簇头节点选取方法，信标节点根据预先获取的本组内普通节点的能效信息生成与本组内每个普通节点对应的初始簇头节点选取阈值，发送所述初始簇头节点选取阈值至本组内的普通节点，普通节点根据所述初始簇头节点选取阈值和预先选取的随机数确定出本组的簇头节点。该方法能够避免低能量节点的加速死亡和网络的通信故障。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的一种簇头节点选取方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例二提供的一种簇头节点选取方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例三提供的一种簇头节点选取系统的结构示意图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种簇头节点选取方法的流程示意图，该方法基于物联网网络，物联网网络包括信标节点和普通节点，如图1所示，该方法包括以下步骤：步骤101、信标节点根据预先获取的本组内普通节点的能效信息生成与本组内每个普通节点对应的初始簇头节点选取阈值。步骤102、信标节点发送所述初始簇头节点选取阈值至本组内的普通节点。步骤103、普通节点根据所述初始簇头节点选取阈值和预先选取的随机数确定出本组的簇头节点。本专利技术提供的簇头节点选取方法，信标节点根据预先获取的本组内普通节点的能效信息生成与本组内每个普通节点对应的初始簇头节点选取阈值，发送所述初始簇头节点选取阈值至本组内的普通节点，普通节点根据所述初始簇头节点选取阈值和预先选取的随机数确定出本组的簇头节点。该方法能够避免低能量节点的加速死亡和网络的通信故障。实施例二图2为本实施例二提供的一种簇头节点选取方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括以下步骤：步骤201、普通节点生成普通节点至多个信标节点的传输时延值，发送排序后的所述普通节点至多个信标节点的传输时延值至基站。优选地，本实施例的簇头节点选取方法基于物联网网络，物联网网络包括信标节点和普通节点，普通节点为物联网网络中除信标节点外的其他节点，物联网网络中的信标节点和普通节点随机部署。本实施例中，物联网网络中的信标节点和普通节点均为多个。普通节点测量自身至多个信标节点的传输时延，并生成与多个信标节点对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种簇头节点选取方法，其特征在于，基于物联网网络，所述物联网网络包括信标节点和普通节点，所述簇头节点选取方法包括：信标节点根据预先获取的本组内普通节点的能效信息生成与本组内每个普通节点对应的初始簇头节点选取阈值；信标节点发送所述初始簇头节点选取阈值至本组内的普通节点；普通节点根据所述初始簇头节点选取阈值和预先选取的随机数确定出本组的簇头节点。

【技术特征摘要】
1.一种簇头节点选取方法，其特征在于，基于物联网网络，所述物联网网络包括信标节点和普通节点，所述簇头节点选取方法包括：信标节点根据预先获取的本组内普通节点的能效信息生成与本组内每个普通节点对应的初始簇头节点选取阈值；信标节点发送所述初始簇头节点选取阈值至本组内的普通节点；普通节点根据所述初始簇头节点选取阈值和预先选取的随机数确定出本组的簇头节点。2.根据权利要求1所述的簇头节点选取方法，其特征在于，在所述信标节点根据预先获取的本组内普通节点的能效信息生成与本组内每个普通节点对应的初始簇头节点选取阈值之前还包括：普通节点生成普通节点至多个信标节点的传输时延值，发送排序后的所述普通节点至多个信标节点的传输时延值至基站；基站根据所述排序后的所述普通节点至多个信标节点的传输时延值对所述普通节点和信标节点进行分组；普通节点发送所述普通节点的能效信息至本组内的信标节点。3.根据权利要求2所述的簇头节点选取方法，其特征在于，在所述普通节点根据所述初始簇头节点选取阈值和预先选取的随机数确定出本组的簇头节点之后还包括：基站判断所述簇头节点的剩余能量是否小于或等于本组内所有普通节点的平均能量；若基站判断出所述簇头节点的剩余能量小于或等于本组内所有普通节点的平均能量，所述普通节点继续执行所述普通节点发送所述普通节点的能效信息至本组内的信标节点的步骤。4.根据权利要求3所述的簇头节点选取方法，其特征在于，在所述普通节点根据所述初始簇头节点选取阈值和预先选取的随机数确定出本组的簇头节点之后还包括：所述簇头节点广播消息至物联网网络中的所有普通节点，所述消息包括消息的信号强度；普通节点根据所述消息的信号强度加入信号最强的组中。5.根据权利要求4所述的簇头节点选取方法，其特征在于，还包括：若基站判断出所述簇头节点的剩余能量大于本组内所有普通节点的平均能量，所述簇头节点继续执行所述簇头节点广播消息至物联网网络中的所有普通节点的步骤。6.根据权利要求1-5任一所述的簇头节点选取方法，其特征在于，所述初始簇头节点选取阈值通过公式计算得出，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：程刚，赵文东，王源野，邹贵祥，
申请(专利权)人：中国联合网络通信集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11