【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线传感器网络领域技术，尤其是指无线传感器网络中基于rssi的簇首指派及成簇的算法。
技术介绍
1、无线传感器网络以其部署便利、成本低廉和自给供电维护方便等特点被广泛应用在许多领域进行数据的监测和采集。无线传感器网络中的数据传输具有单跳的特点，并且多以分簇的形式完成。在分簇的情况下，数据的传输大致可分解为簇首选举、成簇和数据交付三个阶段，即：无线传感器网络中的传感器节点(下称节点)先依据一定的准则选举出簇首，然后，选举出的簇首通知周围的节点加入，成簇，在每个簇中，节点将采集到的数据发送给簇首，不同簇的簇首形成更高一级的网络和基站进行消息的交互，将数据交付给基站。
2、由此可见，无线传感器网络能量的消耗主要发生在上述的簇首选举和数据交付两个阶段：选举簇首过程中发生的大量消息交互会消耗节点一部分能量；簇首需要处理和转发簇中节点发来的信息，能量的消耗要大于其他节点。由于无线传感器网络中节点往往是自给供电的，能量无法补充。因此，无线传感器网络中在经过一定轮次的数据传输之后，需要重新选举簇首，以达到能量均衡延长无线传感器网络生存时间的目的。然而，重新选举簇首过程中的消息交互亦会加剧节点的能量消耗。
3、因此，需要研究一种新的技术方案来解决上述问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种无线传感器网络中基于rssi的簇首指派及成簇的算法，其解决了传统技术中无线传感器网络能量在簇首选举和数据交付两个阶段消耗较多的
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下之技术方案：
3、一种无线传感器网络中基于rssi的簇首指派及成簇的算法，所述算法包括有如下环节：
4、环节(1)、基站邻节点的确定：网络初始化阶段，基站在网络中广播req_rssi帧，要求网络中所有节点上报收到req_rssi帧时的信号强度rssi，网络中节点收到req_rssi帧时，在向自己的1跳节点广播转发的同时，向基站回复rep_rssi帧，基站通过rep_rssi帧确定自己的邻节点；
5、环节(2)、锚节点和备用锚节点的确定和更新：基站根据自己的邻节点中预设置的强、中、弱三类邻节点，各指派一定数量的锚节点和备用锚节点，经过一定轮次的数据传输后对锚节点和备用锚节点进行更新；
6、环节(3)、簇首的指派：由基站基于接收信号强度进行指派，且，在每一级中，基站根据自己的邻节点中预设置的强、中、弱三类邻节点，各指派一定数量的簇首；
7、环节(4)、成簇：簇首通知自己的1跳节点加入成簇；
8、环节(5)、簇首的重新指派和成簇：经过预先设定轮次的数据传输后，由基站重新指派簇首，然后，由新的簇首通知节点成簇。
9、作为一种优选方案，所述req_rssi帧中，包括有：
10、timer：其为递减计时器，初始值由网络管理员设置，基站在发出req_rssi帧后，递减计时器timer开始工作；
11、rssi：其为接收节点收到req_rssi帧时rssi的实时值；
12、destination_id：其为接收节点mac地址，值设置为0xffff，意味着该帧为广播帧；
13、source_id：其为发送节点mac地址，为基站的mac地址(macbs)。
14、作为一种优选方案，环节(1)中，当节点收到多个来自相邻1跳节点转发的req_rssi帧时，仅处理最先到达的req_rssi帧。
15、作为一种优选方案，环节(1)中，网络中节点收到req_rssi帧后，其向基站回复的rep_rssi帧中添加自己的id；所述rep_rssi帧中，包括有：
16、timer：其显示rep_rssi帧发出时req_rssi帧中timer的剩余时间；
17、rssi：其为节点收到req_rssi帧时rssi的实时值；
18、destination_id：其为基站的mac地址(macbs)；
19、source_id：其为发送节点的mac地址；
20、fo_id1-fo_idn：其为转发节点1-n的id。
21、作为一种优选方案，环节(2)中，基站根据邻节点返回的rep_rssi帧中的“rssi”值进行降序排序，排序时，将邻节点的rep_rssi帧中的“rssi”值分别与预先设置的强、中、弱三个门限值rssihigh、rssimiddle和rssilow进行比较，将邻节点分为h、m和l三类；
22、若令rssii为任一节点i返回的rep_rssi帧中的“rssi”值，则有：
23、如果rssii≥rssihigh，则节点i为h类节点；
24、如果rssimiddle≤rssii<rssihigh，则节点i为m类节点；
25、如果rssii<rssimiddle，则节点i为l类节点；
26、如果rssii≤rssilow，则节点i为l类节点。
27、作为一种优选方案，由基站发出ass帧，用于指派锚节点、备用锚节点和簇首；所述ass帧中，包括有：
28、attr：其用于指派锚节点时为0001，用于指派备用锚节点时为0010，用于指派簇首时为0011；
29、seq no.：其为ass帧的序号，与帧中“attr”的值配合使用，以000000000001开始；帧中“attr”的值为0001，seq no.为000000000001，则是用于指派锚节点的第1个ass帧；帧中“attr”的值为0010，seq no.为000000000001，则是用于指派备用锚节点的第1个ass帧；帧中“attr”的值为0011，seq no.为000000000001，则是用于指派簇首的第1个ass帧；
30、round：其初始值全设为0，round值指出了“seq no.”循环使用的次数；
31、source_id：其为发送节点mac地址；
32、destination_id1-destination_idi：同一类接收节点1-i的id，根据帧中“attr”的值确定是锚节点、备用锚节点或簇首，接收节点i为此次指派的最后1个节点；
33、以及，每个收到ass帧的节点均回复1个相应的ass_ack帧进行确认。
34、作为一种优选方案，收齐所有邻节点返回的ass_ack帧后，所述基站在h、m和l三类节点中各指派一定数量的锚节点和备用锚节点，并为每个邻节点标记上相应的attr属性，再发给自己的邻节点，邻节点则根据attr确定自己的角色和执行相应的功能。
35、作为一种优选方案，环节(3)中，簇首指派的流程如下：
36、①将整个网络分为(bs_distancemax-1)级；
37、②对于bs_d本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无线传感器网络中基于RSSI的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：所述算法包括有如下环节：
2.根据权利要求1所述的无线传感器网络中基于RSSI的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：所述REQ_RSSI帧中，包括有：
3.根据权利要求2所述的无线传感器网络中基于RSSI的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：环节(1)中，当节点收到多个来自相邻1跳节点转发的REQ_RSSI帧时，仅处理最先到达的REQ_RSSI帧。
4.根据权利要求2所述的无线传感器网络中基于RSSI的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：环节(1)中，网络中节点收到REQ_RSSI帧后，其向基站回复的REP_RSSI帧中添加自己的ID；所述REP_RSSI帧中，包括有：
5.根据权利要求4所述的无线传感器网络中基于RSSI的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：环节(2)中，基站根据邻节点返回的REP_RSSI帧中的“RSSI”值进行降序排序，排序时，将邻节点的REP_RSSI帧中的“RSSI”值分别与预先设置的强、中、弱三个门限值RSSIHigh、RSSIMiddle和
6.根据权利要求5所述的无线传感器网络中基于RSSI的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：由基站发出ASS帧，用于指派锚节点、备用锚节点和簇首；所述ASS帧中，包括有：
7.根据权利要求6所述的无线传感器网络中基于RSSI的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：收齐所有邻节点返回的ASS_ACK帧后，所述基站在H、M和L三类节点中各指派一定数量的锚节点和备用锚节点，并为每个邻节点标记上相应的ATTR属性，再发给自己的邻节点，邻节点则根据ATTR确定自己的角色和执行相应的功能。
8.根据权利要求7所述的无线传感器网络中基于RSSI的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：环节(3)中，簇首指派的流程如下：
9.根据权利要求8所述的无线传感器网络中基于RSSI的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：环节(5)中，经过预先设定轮次的数据传输后，基站通过多跳转发方式为每个簇在H、M和L三类节点中分别重新指派簇首。
10.根据权利要求9所述的无线传感器网络中基于RSSI的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：环节(5)中，重新指派簇首的工作一旦完成，基站随即清除之前簇首的“ATTR”属性，并为新的簇首标注上相应的“ATTR”值，对应的“Round”列的值递增1，一旦所有节点都被指派过1次后，则以“Round”列的值为依据，值越小的相应节点优先再次指派。
...【技术特征摘要】
1.一种无线传感器网络中基于rssi的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：所述算法包括有如下环节：
2.根据权利要求1所述的无线传感器网络中基于rssi的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：所述req_rssi帧中，包括有：
3.根据权利要求2所述的无线传感器网络中基于rssi的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：环节(1)中，当节点收到多个来自相邻1跳节点转发的req_rssi帧时，仅处理最先到达的req_rssi帧。
4.根据权利要求2所述的无线传感器网络中基于rssi的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：环节(1)中，网络中节点收到req_rssi帧后，其向基站回复的rep_rssi帧中添加自己的id；所述rep_rssi帧中，包括有：
5.根据权利要求4所述的无线传感器网络中基于rssi的簇首指派及成簇的算法，其特征在于：环节(2)中，基站根据邻节点返回的rep_rssi帧中的“rssi”值进行降序排序，排序时，将邻节点的rep_rssi帧中的“rssi”值分别与预先设置的强、中、弱三个门限值rssihigh、rssimiddle和rssilow进行比较，将邻节点分为h、m和l三类；
6.根据权利要求5所述的无线传感器网络中基于rssi的簇首指派及...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅健康，漆青松，沈轩，
申请(专利权)人：广东科创智水科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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