机会网络的簇头选择方法、分簇方法以及机会网络系统技术方案

本发明专利技术属于通信技术领域，具体涉及一种机会网络的簇头选择方法、分簇方法以及机会网络系统。该机会网络的簇头选择方法，包括步骤：步骤S1)：在机会网络的一个初始化周期内，计算簇内节点状态,簇内节点状态包括：每个簇内节点到其他簇的簇头的平均连通概率与所有簇内节点到其他簇的簇头的最大连通概率的平均值的比值、节点周围的邻居节点数与整个网络中的节点数的比值以及节点消耗的能量与节点的初始能量比值；步骤S2)：计算并比较节点的自身的检验值，确定簇头。该簇头选择方法以及相应的分簇方法减少能量消耗和延长网络生存时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，具体设及一种机会网络的簇头选择方法、分簇方法W 及机会网络系统。
技术介绍
机会网络是一种不需要源节点和目的节点之间存在完整路径，利用节点移动带来 的相遇机会实现网络通信的自组织网络。通常情况下，机会网络包括多个簇，每个簇均包括 多个节点。分簇即是将一个机会网络分为多个簇，簇内分为簇头节点和簇成员节点。每个 簇由一个簇头节点和多个簇成员节点组成，簇成员节点具有相同的能量、存储容量，而簇头 节点具有较强的能量、计算W及管理能力。簇成员节点把收集到的信息发送给簇头节点，簇 头节点通过分层的网络架构转发给基站。在机会网络中，一种基于数据分发的分簇算法能 够有效减小能量的消耗。目前普遍使用的是无线传感器网络，无线传感器网络常用的分簇方法主要有：固 定簇半径白勺分簇（AHybrid，Energy-EfficientDistributedclustering曰ppro曰ch，简 称肥邸）协议、能量高效聚集的传感器信息系统（Power-EfficientGAtheringinSensor In化rmationSystems,简称阳GASI巧协议、阔值敏感的高能效传感器网络（T虹eshold SensitiveEnergyEfficientSensorNetwork，简称TEEN)协议。 其中，肥邸协议周期性地选举簇头节点。在全网时间同步的基础上，能量消耗平 均分布在整个网络上从而提高网络生存时间。簇头节点的选择取决于节点的剩余能量，运 就意味有着更多剩余能量的节点可能成为簇头。肥邸协议考虑将节点的剩余能量作为一个 参考变量，让整个网络的能量消耗趋于均匀化，但是没有考虑簇头节点和中屯、网关之间的 能量消耗问题。 阳0化]PEGASIS协议的分簇算法中，网络中的节点构成一条链，节点收集、融合数据并将 其传输到中屯、网关，运种链式路径方法应用了贪婪算法。但在多跳网络中，由于节点需要更 新邻居节点状态信息，网络拓扑结构是动态调整的，拓扑调整将会造成较大的能量开销。与 此同时，距离远的节点将会造成较长的数据延迟。TEEN协议在簇建立过程中，簇头是在所有节点中W均等的概率随机选择产生的， 其他节点加入簇头所在的簇内。簇头处理数据并W时分多址接入的方式广播数据的硬阔值 和软阔值给簇成员。由于在TEEN协议中，簇头和基站之间使用单跳通信方式，因此导致了 更多的能量消耗。 对于大规模的机会网络，选取簇头节点，将网络进行分区，避免网络节点因自身待 转发消息过多造成存储空间不足，同时也避免因节点寻找路由造成的控制消息过多而浪费 有限的网络资源等。机会网络是从无线传感器网络中延伸而来的，在某种程度上可借鉴并 参考部分协议。但是，机会网络相对无线传感器网络具有自身的特点：节点密度相对稀疏、 节点存储空间小、网络中带宽资源有限、节点移动等问题，因此无法将无线传感器网络中的 协议直接借鉴到机会网络中。[000引 目前机会网络下的分簇协议能量消耗大、控制开销高W及系统不稳定等特点，严 重影响了网络的吞吐量、时延等性能。可见，设计一种稳定、能量开销小的分簇方式成为目 前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种机会网 络的簇头选择方法、分簇方法W及机会网络系统，该簇头选择方法W及相应的分簇方法减 少能量消耗和延长网络生存时间。 解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是该机会网络的簇头选择方法，包括步 骤： 步骤SI):在机会网络的一个初始化周期内，计算簇内节点状态，簇内节点状态包 括：每个簇内节点到其他簇的簇头的平均连通概率与所有簇内节点到其他簇的簇头的最大 连通概率的平均值的比值、节点周围的邻居节点数与整个网络中的节点数的比值W及节点 消耗的能量与节点的初始能量比值； 步骤S2):计算并比较节点的自身的检验值，确定簇头。 优选的是，步骤SI)具体包括步骤之一为：计算每个簇内节点到其他簇的簇头的 平均连通概率与所有簇内节点到其他簇的簇头的最大连通概率的平均值的比值A:阳01引其中：E。,康示簇内节点与其他簇的簇头的连通概率，连通概率=连通成功的次数 /总连接次数；n表示簇内节点数目，m表示其他簇的簇头数目也即其他簇的数目。 优选的是，步骤SI)具体包括步骤之一为：利用节点周围的邻居节点数，计算节点 周围的邻居节点数与整个机会网络中的节点数的比值B:[001引其中：N。,康示节点的邻居节点数目，Nt,康示整个机会网络的节点数目。 优选的是，步骤SI)具体包括步骤之一为：根据节点消耗的能量，计算节点消耗的 能量与节点的初始能量比值C:[oow 其中：P。,康示节点消耗的能量，Pt,康示节点的初始能量。 优选的是，步骤S2)具体包括步骤： 计算所有节点的自身的检验值T: 将检验值广播给邻居节点，比较所有节点的自身的检验值T;每个节点通过比较其周围邻居节点的检验值来选择检验值T最大的节点作为簇 头。 优选的是，步骤S2)中： 其中：y为节点连通概率比值权值，-为每个簇内节点到其他簇的簇头的平均 连通概率与所有簇内节点到其他簇的簇头的最大连通概率的平均值的比值，0为节点数目 比值权值，为节点周围的邻居节点数与整个网络中的节点数的比值，P为节点能量比值权值，为节点消耗的能量与节点初始能量的比值，上述各权值满足：y+ 0 + 6 = 1。 一种机会网络的分簇方法，包括上述的机会网络的簇头选择方法，W及在上述簇 头选择方法的基础上，还包括步骤： 步骤S3):根据确定的簇头分簇； 步骤S4):簇建立后，进入簇维护过程。 优选的是，在步骤S3)中：簇头广播自身消息给周围邻居节点，告知已产生簇头， 从而建立簇。 优选的是，在步骤S4)中：如果某些簇头节点失效，则簇将重新进入初始化过程。 一种机会网络系统，采用上述的机会网络的分簇方法进行分簇。 本专利技术的有益效果是：本专利技术中的簇头选择方法将簇节点连通概率、周围的邻居 节点数W及能量消耗参数考虑进去，通过调整各个参数比的权值来计算检验值，该簇头选 择方法W及相应的分簇方法能够减少能量消耗和延长网络生存时间。【附图说明】 图I为本专利技术实施例中簇头选择方法与分簇方法的流程图。【具体实施方式】为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方 式对本专利技术机会网络的簇头选择方法、分簇方法W及机会网络系统作进一步详细描述。为了解决上述问题，本专利技术提出了一种适用于机会网络的自适应簇头选择方法、 分簇方法W及机会网络系统。在该簇头选择方法中，综合考虑了簇节点连通概率、周围的邻 居节点数W及能量消耗参数，通过调整各个参数比的权值来进行自适应簇头选择，从而减 少能量消耗和延长网络生存时间。简言之，该簇头选择方法中：首先，在网络初始化的条件下，计算每个簇内节点到其他簇的簇头的平均连通概 率与所有簇内节点到其他簇的簇头的最大连通概率的平均值的比值，节点周围的邻居节点 数与整个网络中的节点数的比值，节点消耗的能量与节点的初始能量比值； 然后，每个节点计算自身的检验值，并将检验值广播给邻居节点，每个节点通过比 较其周围邻居节点的检验值来选择检验值最大的节点作为簇头； 相应的，在后续的分簇方法中，簇头广播自身消息给周围邻居节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机会网络的簇头选择方法，其特征在于，包括步骤：步骤S1)：在机会网络的一个初始化周期内，计算簇内节点状态,簇内节点状态包括：每个簇内节点到其他簇的簇头的平均连通概率与所有簇内节点到其他簇的簇头的最大连通概率的平均值的比值、节点周围的邻居节点数与整个网络中的节点数的比值以及节点消耗的能量与节点的初始能量比值；步骤S2)：计算并比较节点的自身的检验值，确定簇头。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程刚，冯立华，陈广泉，
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