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专利号: 2021110234528
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于扩散事件驱动网络的基于分裂与重组的动态分簇方法,其特征在于:包括:

根据有无事件发生,整个网络的传输分为两种状态:无事件发生时的静态分层分簇传输和事件触发后基于分裂和重组的动态分簇协作传输,其中静态分层分簇是基于分裂和重组的动态分簇的基础;

第一状态:无事件发生时,网络执行静态分层分簇传输;其包括两阶段:分层分簇成树和数据传输;第一阶段网络执行分层分簇成树,各节点划定区域进行分层、分簇,各簇按要求形成树状结构;成树完成后,进入第二阶段,各簇依次向汇聚节点进行数据传输;

第二状态:事件发生后,网络执行动态分簇传输;其包括三阶段:初始事件簇的形成、事件扩散时基于分裂和重组的动态分簇、新簇形成后的数据传输。

2.根据权利要求1所述的适用于扩散事件驱动网络的基于分裂与重组的动态分簇方法,其特征在于:无事件发生时,网络执行静态分层分簇成树,具体步骤如下:S11:令网络的宽度为M,高度为N,将网络分为n层:n=K/(σ×(θCH/θN‑CH)其中K为网络的节点数,σ为每层的簇数目,θCH为簇头融合数据后单次能发送的最大有效数据长度,θN‑CH为每个数据包平均有效数据长度;每簇高度为N/σ,这样共形成Nσ个网格区域;

S12:计算出静态成簇时节点Si的簇头竞争能力其中 为节点自身的能量, 为节点到汇聚节点的信道质量,d为节点与汇聚节点之间的距离;

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S13:每个网格区域选出簇头竞争能力χ最大的节点作为簇头,簇头选出后,每个网格区域的簇头分时隙邀请同一区域的其余节点加入到本区域的簇内,当申请节点数大于簇的最大容量时,簇头根据节点位置判断申请节点是否入选,处于成簇完的边界的节点优先被选择;

S14:成簇完毕后,汇聚节点广播成树消息,接收到此消息的簇头查看自身层数和所在的区域,若层数比收到的数据的层数小1且处于同一层高,则将其父节点设置为发送节点,将跳数加1,并将自身位置、层高、层宽加入成树帧,并广播该成树消息,如果后续收到的跳数相同或者更大,则丢弃后续的成树消息,所有簇均加入树状网络中,则成树完成。

3.根据权利要求1所述的适用于扩散事件驱动网络的基于分裂与重组的动态分簇方法,其特征在于:事件发生后的第一阶段,网络形成初始事件簇,具体步骤如下:S21:事件中心节点向汇聚节点汇报事件发生;事件的属性被综合为一个复合事件感应强度SI,当节点Si的事件感应强度大于事件阈值SImin,表明节点检测到事件发生,首个检测到事件发生的节点为事件中心节点,其向汇聚节点汇报事件发生,汇聚节点收到消息广播事件发生,网络进入动态分簇传输;

S22:汇聚节点广播事件开始,各节点按动态簇头竞选规则进行簇头选择;计算出动态成簇时节点的簇头竞争能力:

其中SI为事件感应强度, 为节点自身的能量, 为节点到汇聚节点的信道质量,db

为节点与汇聚节点之间的距离,选出χ最大的节点为初始簇簇头,簇头选出之后邀请其余唤醒节点加入到本簇内,初始事件簇形成完毕。

4.根据权利要求1所述的适用于扩散事件驱动网络的基于分裂与重组的动态分簇方法,其特征在于:事件发生后的第二阶段,事件范围扩散,网络进行动态分裂和重组,形成新的事件簇,具体步骤如下:

S23:随着事件范围的扩大,每轮开始的时候各簇头依次广播邀请新成员,收到邀请信息的事件区域刚唤醒的节点将自身所在的静态簇的区域编号和动态竞争能力值发送给簇头,簇头汇总本簇节点和新节点的区域信息后判断:若所有节点均属于同一区域,则本簇继续保持;同时簇头检查自身竞争力,若发现本簇内有节点的竞争力比自身强,则实施簇头转让;在下一时隙,簇头广播新增成员信息,并宣布本簇继续保持以及簇头转让消息,附带上转让的新簇头的信息;若所有节点属于两个及以上区域,则簇头向汇聚节点上报各节点区域信息、请求实施簇的分裂和重组;

S24:簇头转让;若需实施簇头转让,则原簇头广播簇头转让信息时附带上新簇头的信息,簇内节点收到信息后断开与原簇头的连接并与新簇头建立连接,同一多跳链路上的上下级簇头也断开连接并与新簇头建立连接;

S25:簇的分裂;汇聚节点收到请求分裂信息后,对要分裂的区域信息进行整理并广播,宣布开始簇的分裂,各簇头依次广播解散本簇信息,本簇原有成员和新增成员接收到信息后回到静态分层分簇状态,等待簇的重组;

S26:簇的重组;等待重组的节点,根据静态簇所划定的区域依次重组成簇,成簇完成后,簇头检查本簇成员数目,若成员数目较少,发出二次重组请求,周围能接收该簇的簇头回应重组确认帧,收到确认帧的小簇广播二次重组信息,宣布合并到新簇,所有节点连接到合并簇簇头上,若周围无能够接受该小簇的簇头,则小簇继续保持。