一种自组网中基于节点身份特征的分簇方法技术

本发明专利技术提出一种自组网中基于节点身份特征的分簇方法，包括：基于节点身份特征划分默认簇、分配簇ID并指定簇头；基于节点身份特征确定节点优先级和簇优先级；基于节点身份特征和节点优先级分配簇内ID；各簇占用公共控制区广播本簇信息并侦听邻簇信息；各簇内节点占用簇内控制区广播本节点信息并侦听邻节点信息；所述节点脱簇后进入孤立状态，处于孤立状态的节点通过侦听簇广播或节点广播获取周围的簇信息选择目标簇并接入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自组织网络，尤其涉及一种自组网中基于身份特征的分簇方法。
技术介绍
Ad Hoc网络通常采用分簇方法来实现分级结构，以支持网络的可扩展性和QoS保障。目前，分簇算法主要包括无头簇和有头簇两大类。由于无头簇在节点移动场景中簇管理的开销太大，移动Ad Hoc网络更青睐于有头簇的分级结构。诸如基于节点ID的链路分簇算法(Link cluster algorithm,LCA)实现简单，但是簇头太多；基于节点度的分簇算法簇个数较少，但是节点移动性比较强时，簇头更新频繁，簇结构变化太大；基于移动性的分簇算法要求计算邻居的移动速度，计算复杂度比较大；而考虑了簇稳定性和节点能耗的分簇算法更适合于静态网络。同时这些网络场景中节点为簇头的一跳节点，不适合于多跳网络。支持多跳的有头簇，诸如基于地理位置的分簇结构需要传递节点的位置坐标，开销太大；最大最小跳分簇算法通过测量节点密度，数量，运动模式和业务需求来动态调整簇的尺寸。这种分簇算法也没有考虑节点之间的业务属性和所在组织制约关系，无法满足具有节点业务特征的移动Ad Hoc网络对通信的需求。分簇算法的选择依赖于实际的需求，网络环境和节点特征。当网络节点之间具有组织性，层级关系，移动性和保密要求的时候，目前存在的无头簇，一跳簇和多跳簇均不能适用于这类有严格组织结构关系的网络。
技术实现思路
本专利技术提出一种自组网中基于节点身份特征的分簇方法，包括：基于节点身份特征划分默认簇、分配簇ID并指定簇头；基于节点身份特征确定节点优先级和簇优先级；基于节点身份特征和节点优先级分配簇内ID；各簇占用公共控制区广播本簇信息并侦听邻簇信息；各簇内节点占用簇内控制区广播本节点信息并侦听邻节点信息；所述节点脱簇后进入孤立状态，处于孤立状态的节点通过侦听簇广播或节点广播获取周围的簇信息选择目标簇并接入。优选的，当簇头消失或簇头派分队出簇时，所述节点暂时处于孤立状态，所述暂时处于孤立状态的节点根据簇头策略产生新簇头，所述新簇称为原簇的分裂簇，具有与原簇相同的簇ID。其中，产生新簇头的过程包括：所述暂时处于孤立状态的节点继续发送节点广播并侦听邻节点，比较本节点是否比邻节点更符合所述簇头策略：如果是则在后续节点广播中标识身份为簇头；如果不是则在后续节点广播消息中标识身份为成员。进一步的，在簇头消失后停止簇广播，新簇头产生后发送新簇广播，所述新簇广播携带簇ID、新簇头的簇内ID。优选的，分裂簇与原簇或原簇的其他分裂簇相遇时进行自合并，具体包括：所述簇内成员节点如果收到比自身维护的簇头更符合所述簇头策略的簇头消息，则在节点广播中携带节点ID，并转发所述接收到的簇头消息；所述簇头节点如果收到比自身更符合所述簇头策略的簇头消息，则在节点广播中删除簇头标识、携带节点ID，并转发所述接收到的簇头消息。此外，簇与簇可以相互合并，包括：簇内节点发现其他邻簇后，通过随机竞争申请接入所述邻簇；或者，簇内节点将其邻簇信息转发给本簇簇头节点，所述簇头节点在本簇内广播向目标簇合并信息，所述簇内节点随机竞争接入所述目标簇；或者，簇内节点将其邻簇信息转发给本簇簇头节点，所述簇头节点与目标簇簇头进行信息协商：如果所述目标簇可以接纳本簇所有成员，则所述簇头节点在本簇内广播向目标簇合并信息，所述簇内节点随机竞争接入所述目标簇；如果所述目标簇可以接纳本簇部分成员，则所述簇头随机选择相应个数的簇成员，并在广播向目标簇合并信息中添加所述选定的节点信息；所述选定的簇成员节点随机竞争接入所述目标簇；如果所述目标簇不能接纳任何新成员，则所述簇维持不变。所述节点接入目标簇的过程包括：所述节点发送接入请求；簇头节点接收所述接入请求，根据簇接入约束条件判定是否同意接入，回复接入响应；簇内
节点对收到的接入请求和接入响应进行转发；所述节点接收所述接入响应。其中，接入响应包括：正常接入、侦听模式接入或拒绝接入；所述节点收到所述正常接入响应后，进行本节点信息广播；所述节点收到所述侦听模式接入响应后，保持侦听本簇信息，可以转发本簇广播信息，但不能主动发起业务传输。其中约束条件包括：簇大小，簇跳数，簇移动速度，节点黑白灰名单。所述簇内节点收到的接入请求为多个时，所述簇内节点根据发起接入请求的节点优先级判断转发顺序。所述目标簇为默认簇或默认簇的分裂簇时，所述节点在默认接入位置发送所述接入请求；所述目标簇为非默认簇时，所述节点在预留接入位置发送所述接入请求。当所述目标簇饱和时，如果所述节点具有高优先级，则所述簇头对簇内优先级最低的节点强制脱簇并释放其簇内ID，然后将所述簇内ID分配给所述高优先级节点。所述簇信息还包括允许接入标识，低优先级节点根据所述允许接入标识判断是否向目标簇发起接入请求，高优先级节点无需判断直接向目标簇发起接入请求。本专利技术考虑了节点身份特征，在不改变节点编制体系条件下，实现了安全高速率的通信。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。本专利技术提出一种自组网中基于节点身份特征的分簇方法，适用于具有严格组织结构关系的节点构成的自组织网络，诸如军队，学校，企业部门之间等，包括：本专利技术提出一种自组网中基于节点身份特征的分簇方法，包括：基于节点身份特征划分默认簇、分配簇ID并指定簇头；基于节点身份特征确定节点优先级和簇优先级；基于节点身份特征和节点优先级分配簇内ID；各簇占用公共控制区广播本簇信息并侦听邻簇信息；各簇内节点占用簇内控制区广播本节点信息并侦听邻节点信息；所述节点脱簇后进入孤立状态，处于孤立状态的节点通过侦听簇广播或节点广播获取周围的簇信息选择目标簇并接入。优选的，当簇头消失或簇头派分队出簇时，所述节点暂时处于孤立状态，所述暂时处于孤立状态的节点根据簇头策略产生新簇头，所述新簇称为原簇的分裂簇，具有与原簇相同的簇ID。其中，产生新簇头的过程包括：所述暂时处于孤立状态的节点继续发送节点广播并侦听邻节点，比较本节点是否比邻节点更符合所述簇头策略：如果是则在后续节点广播中标识身份为簇头；如果不是则在后续节点广播消息中标识身份为成员。进一步的，在簇头消失后停止簇广播，新簇头产生后发送新簇广播，所述新簇广播携带簇ID、新簇头的簇内ID。优选的，分裂簇与原簇或原簇的其他分裂簇相遇时进行自合并，具体包括：所述簇内成员节点如果收到比自身维护的簇头更符合所述簇头策略的簇头消息，则在节点广播中携带节点ID，并转发所述接收到的簇头消息；所述簇头节点如果收到比自身更符合所述簇头策略的簇头消息，则在节点广播中删除簇头标识、携带节点ID，并转发所述接收到的簇头消息。此外，簇与簇可以相互合并，包括：簇内节点发现其他邻簇后，通过随机竞争申请接入所述邻簇；或者，簇内节点将其邻簇信息转发给本簇簇头节点，所述簇头节点在本簇内广播向目标簇合并信息，所述簇内节点随机竞争接入所述目标簇；或者，簇内节点将其邻簇信息转发给本簇簇头节点，所述簇头节点与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自组网中基于节点身份特征的分簇方法，包括：基于节点身份特征划分默认簇、分配簇ID并指定簇头；基于节点身份特征确定节点优先级和簇优先级；基于节点身份特征和节点优先级分配簇内ID；各簇占用公共控制区广播本簇信息并侦听邻簇信息；各簇内节点占用簇内控制区广播本节点信息并侦听邻节点信息；所述节点脱簇后进入孤立状态，处于孤立状态的节点通过侦听簇广播或节点广播获取周围的簇信息选择目标簇并接入。

【技术特征摘要】
1.一种自组网中基于节点身份特征的分簇方法，包括：基于节点身份特征划分默认簇、分配簇ID并指定簇头；基于节点身份特征确定节点优先级和簇优先级；基于节点身份特征和节点优先级分配簇内ID；各簇占用公共控制区广播本簇信息并侦听邻簇信息；各簇内节点占用簇内控制区广播本节点信息并侦听邻节点信息；所述节点脱簇后进入孤立状态，处于孤立状态的节点通过侦听簇广播或节点广播获取周围的簇信息选择目标簇并接入。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当簇头消失或簇头派分队出簇时，所述节点暂时处于孤立状态，所述暂时处于孤立状态的节点根据簇头策略产生新簇头，所述新簇称为原簇的分裂簇，簇ID与原簇相同。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述产生新簇头的过程包括：所述暂时处于孤立状态的节点继续发送节点广播并侦听邻节点，比较本节点是否比邻节点更符合所述簇头策略：如果是则在后续节点广播中标识身份为簇头；如果不是则在后续节点广播消息中标识身份为成员。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：所述簇在簇头消失后停止簇广播，新簇头产生后发送新簇广播，所述新簇广播携带簇ID、新簇头的簇内ID。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分裂簇与原簇或原簇的其他分裂簇相遇时进行自合并，具体包括：所述簇内成员节点如果收到比自身维护的簇头更符合所述簇头策略的簇头消息，则在节点广播中携带节点ID，并转发所述接收到的簇头消息；所述簇头节点如果收到比自身更符合所述簇头策略的簇头消息，则在节点广播中删除簇头标识、携带节点ID，并转发所述接收到的簇头消息。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括所述簇与簇可以相互合并，所述合并过程包括：簇内节点发现其他邻簇后，通过随机竞争申请接入所述邻簇；或者，簇内节点将其邻簇信息转发给本簇簇头节点，所述簇头节点在本簇内广播向目标簇合并信息，所述簇内节点随机竞争接入所述目标簇；或者，簇内节点将其邻簇信息转发给本簇簇头节点，所述簇头节点与目...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏，李静叶，俞岚，周淼，
申请(专利权)人：北京信威通信技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11