【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，具体涉及一种自组织网络结构的节点分簇方法、簇的维护方法以及装置、存储介质。
技术介绍
1、随着无线通信技术的发展，自组织网络组网节点数达到数百上千。根据网络的规模大小，现有自组织网络拓扑结构主要分为平面拓扑结构和分层拓扑结构。平面拓扑结构没有层次之分，节点地位均等，随着网络中节点数的增加，节点的路由表巨大，路由开销急剧上升，导致网络的性能急剧下降，可拓展性降低。而分层拓扑结构的自组织网络将网络划分为多个区域，每个区域中的节点(即设备)组成一个簇，每个簇均可以包括多个节点。簇内的节点又可以分为簇头节点和簇成员节点。簇头节点可以用于管理或控制整个簇内簇成员节点，以及协调簇成员节点之间的工作。在这样的自组织网络中，簇成员不用考虑簇内与簇间的通信路由维护，大大降低了路由开销。因此，在大规模自组织网络中，一般采用分层拓扑结构，并通过合适的分簇算法来进行层次结构的划分。现有分簇算法主要包括基于节点id值、生物启发、节点能量、多参数加权的分簇算法等。
2、在大规模自组织网络中，簇间的负载不均衡会导致一些节点负载过大而崩溃，影响网络结构的稳定性；而且剧烈的节点移动有时会导致簇头的更新和网络的重新配置，频繁的簇头更新会引入较大的计算和通信开销，影响分簇效率；现有分簇算法没有对频繁的簇头更新问题进行解决，导致分簇效率较低。
技术实现思路
1、考虑到现有的分簇方法仍然面临网络结构不稳定、分簇效率低的问题。本专利技术提出了一种自组织网络结构的节点分簇方法，定义了计算总权
2、根据第一方面，本专利技术提供一种自组织网络结构的节点分簇方法，包括：根据网络结构中节点的节点相对移动度、节点相对连接度、节点剩余能量、节点发射功率，计算所述节点的总权值；其中，所述节点相对移动度表示所述节点相对于自身一跳范围内的节点的移动速度，所述节点相对连接度表示所述节点的连接度与平均连接度差值的绝对值，所述节点剩余能量表示所述节点剩余的续航能力，所述节点发射功率表示所述节点发射信号传输能力；在所述节点及其相邻节点中，选举所述总权值最大的节点作为簇头；所述簇头向其相邻节点广播信息，非簇头的相邻节点根据所述广播信息成为所述簇头的簇成员，以形成簇。
3、优选的，所述根据网络结构中节点的节点相对移动度、节点相对连接度、节点剩余能量、节点发射功率，计算所述节点的总权值之前，还包括：根据当前时刻以及上一时刻的所述节点的相邻节点从所述节点接收到的信号强度值，计算所述节点相对移动度；根据所述节点的相邻节点的数量与所述节点的平均节点连接度之间的差值，计算所述节点相对连接度；其中，所述节点的平均节点连接度是指所述节点的所有相邻节点的节点连接度的均值；根据节点的初始能量与节点发送数据消耗的能量、接收数据消耗的能量以及节点在睡眠状态消耗的能量，计算所述节点剩余能量；将预设节点发射功率区间中的随机数作为所述节点发射功率。
4、优选的，所述根据网络结构中节点的节点相对移动度、节点相对连接度、节点剩余能量、节点发射功率，计算所述节点的总权值，包括：将所述节点相对连接度做极大型处理，得到所述节点相对连接度的极大型指标；对所述节点相对移动度、所述节点相对连接度的极大型指标、所述节点剩余能量、所述节点发射功率进行标准化处理，构建正向化矩阵；对所述正向化矩阵进行归一化处理，得到所述节点的总权值。
5、优选的，所述簇头向其相邻节点广播信息，非簇头的相邻节点根据所述广播信息成为所述簇头的簇成员，以形成簇包括：所述广播信息包括所述簇头的id与预设的最大簇成员数；若所述簇头的簇成员数量未达到所述最大簇成员数，则非簇头的相邻节点执行簇的加入过程，成为所述簇头的簇成员，形成簇；当所述簇的簇成员数达到所述最大簇成员数时，不再执行簇的加入过程。
6、优选的，所述簇头向其相邻节点广播信息，非簇头的相邻节点根据所述广播信息成为所述簇头的簇成员，以形成簇，还包括：若所述簇的簇成员数小于预设的最小簇成员数，所述簇的簇头和簇成员将作为次级节点挂靠在其相邻节点上，成为该相邻节点所属簇的簇成员；所述次级节点挂靠成功后，其计入在被挂靠簇的簇成员数量内。
7、根据第二方面，本专利技术提供一种自组织网络结构中簇的维护方法，包括：根据簇成员与所属簇的簇头的距离大于一跳通信范围确定所述簇成员出簇；根据簇头与其原有的所有簇成员的距离都大于一跳通信范围确定所述簇头出簇；若所述簇成员或所述簇头一跳通信范围内有相邻节点，则所述簇成员或所述簇头加入所述相邻节点所属的簇；其中，所述簇头作为簇成员加入所述相邻节点所属的簇；若所述簇成员或所述簇头一跳通信范围内没有相邻节点，则所述簇成员或所述簇头成为孤立节点，直到其一跳通信范围内出现相邻节点。
8、优选的，所述若所述簇成员或所述簇头一跳通信范围内有相邻节点，则所述簇成员或所述簇头加入所述相邻节点所属的簇，包括：若所述簇成员或所述簇头一跳通信范围内有作为簇头的相邻节点，且所述作为簇头的相邻节点的簇成员数未达到预设的最大簇成员数，则所述簇成员或簇头加入所述相邻节点所属的簇；否则，若所述簇成员或所述簇头一跳通信范围内有且只有非簇头的相邻节点，则将所述簇成员或簇头作为次级节点挂靠到任一簇成员数未饱和的所述非簇头的相邻节点上，所述非簇头的相邻节点作为中继节点，所述簇成员或簇头加入所述非簇头的相邻节点所属的簇，直到其一跳通信范围内有其他簇头。
9、根据第三方面，本专利技术提供一种自组织网络结构的节点分簇装置，包括：权值计算模块、簇头选举模块以及分簇模块；所述权值计算模块用于根据节点的节点相对移动度、节点相对连接度、节点剩余能量、节点发射功率，计算所述节点的总权值；其中，所述节点相对移动度表示所述节点相对于自身一跳范围内的节点的移动速度，所述节点相对连接度表示所述节点的连接度与平均连接度差值的绝对值，所述节点剩余能量表示所述节点剩余的续航能力，所述节点发射功率表示所述节点发射信号传输能力；所述簇头选举模块用于在所述节点及其相邻节点中，选举所述总权值最大的节点作为簇头；所述分簇模块用于所述簇头向其相邻节点广播信息，非簇头的相邻节点根据所述广播信息成为所述簇头的簇成员，以形成簇。
10、根据第四方面，本专利技术提供一种自组织网络结构中簇的维护装置，包括：出簇确定模块以及出簇维护模块；所述出簇确定模块用于确定簇成员或簇头移动出簇；所述出簇维护模块用于确定出簇后，若其一跳通信范围内有相邻节点，则所述簇成员或簇头加入所述相邻节点所属的簇；其中，所述簇头作为簇成员加入所述相邻节点所属的簇；若其一跳通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自组织网络结构的节点分簇方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据网络结构中节点的节点相对移动度、节点相对连接度、节点剩余能量、节点发射功率，计算所述节点的总权值之前，还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据网络结构中节点的节点相对移动度、节点相对连接度、节点剩余能量、节点发射功率，计算所述节点的总权值，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述簇头向其相邻节点广播信息，非簇头的相邻节点根据所述广播信息成为所述簇头的簇成员，以形成簇包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述簇头向其相邻节点广播信息，非簇头的相邻节点根据所述广播信息成为所述簇头的簇成员，以形成簇，还包括：
6.一种自组织网络结构中簇的维护方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述若所述簇成员或所述簇头一跳通信范围内有相邻节点，则所述簇成员或所述簇头加入所述相邻节点所属的簇，包括：
8.一种自组织网络结构的节点分簇装置，
9.一种自组织网络结构中簇的维护装置，其特征在于，包括：出簇确定模块以及出簇维护模块；
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现如权利要求1至7中任一所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种自组织网络结构的节点分簇方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据网络结构中节点的节点相对移动度、节点相对连接度、节点剩余能量、节点发射功率，计算所述节点的总权值之前，还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据网络结构中节点的节点相对移动度、节点相对连接度、节点剩余能量、节点发射功率，计算所述节点的总权值，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述簇头向其相邻节点广播信息，非簇头的相邻节点根据所述广播信息成为所述簇头的簇成员，以形成簇包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述簇头向其相邻节点广播信息，非簇头的相邻节点根据所...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡佳佳，齐彦丽，周一青，石晶林，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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