專利名稱：一種碼分分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種基于碼分分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法，適用于大規(guī)模隨機(jī)布設(shè) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感數(shù)據(jù)通信等，該方法主要由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層和MAC層實(shí)現(xiàn)。
背景介紹
隨著微機(jī)電系統(tǒng)、無線通信和數(shù)字電路的不斷飛速發(fā)展，具有低功耗，低成本，多功能特 性的傳感器節(jié)點(diǎn)大量出現(xiàn)?；诖罅總鞲衅鞴?jié)點(diǎn)部署的傳感器網(wǎng)絡(luò)也因其廣泛的應(yīng)用前景， 越來越受到重視。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以廣泛地應(yīng)用于軍事和民用環(huán)境，進(jìn)行信息的收集和處 理、對(duì)象跟蹤和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的檢測，尤其適合配置在野外、交通要道、醫(yī)療和安全部門等場合。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不依賴于固定的基礎(chǔ)設(shè)施，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)要求具有自組織能力。與傳統(tǒng)的自 組織網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有下述特點(diǎn)
1、 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模更為龐大，節(jié)點(diǎn)數(shù)目更多
2、 節(jié)點(diǎn)密集分布在目標(biāo)區(qū)域
3、 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化快
4、 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)易失效
5、 通常節(jié)點(diǎn)沒有統(tǒng)一的身份(ID)
針對(duì)以上特點(diǎn)，傳統(tǒng)的平面拓?fù)淇刂茩C(jī)制已不能滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模組網(wǎng)的要 求，而且不能很好的支持局部數(shù)據(jù)融合、高效能耗管理以及傳感器的工作、休眠調(diào)度機(jī)制等， 因此，分簇機(jī)制已經(jīng)成為部署和實(shí)現(xiàn)高效可擴(kuò)展性密集布設(shè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要拓?fù)淇刂?方法。它與平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，在數(shù)據(jù)匯聚、融合、能量效率、支持網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性和QoS保 障方面具有較好的優(yōu)勢。分簇機(jī)制通過將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)劃分成若干個(gè)簇來構(gòu)成分簇結(jié)構(gòu)，在分簇 結(jié)構(gòu)中，每個(gè)簇通常有一個(gè)簇頭和多個(gè)普通節(jié)點(diǎn)組成。
擴(kuò)頻通信是將待傳送的信息數(shù)據(jù)用偽隨機(jī)編碼調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后再傳送，接收端則釆 用同樣的編碼進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)處理，恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。這種通信方式與一般常見的窄帶通 信方式相反，具有偽隨機(jī)編碼調(diào)制和信號(hào)相關(guān)處理兩大特點(diǎn)，從而具有有如抗干擾、抗噪音、 抗多徑衰弱、能在低功率譜密度下工作、有保密性、可多址復(fù)用和任意選址、可高精度測量
等諸多優(yōu)點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署環(huán)境一般相對(duì)惡劣，則要求通信具有較強(qiáng)的抗噪聲和抗 干擾的能力，因此擴(kuò)頻通信極為適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
使用碼分多址通信是利用相互正交(或盡可能正交)的不同擴(kuò)頻碼字分配給不同用戶調(diào)制 信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多用戶同時(shí)使用同一頻率接入系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的通信。在擴(kuò)頻碼字具有良好互相關(guān)性 能的條件下，碼分多址有著較小的多址干擾，能夠減少系統(tǒng)用戶間沖突機(jī)率，從而增加數(shù)據(jù) 傳輸速度，減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。但是由于自相關(guān)性和互相關(guān)性都較好的碼字?jǐn)?shù)量較少，特別 是在擴(kuò)頻碼長度較短以及異步通信的場景下，擴(kuò)頻碼選擇尤其困難，使得碼分多址的擴(kuò)頻通 信方式在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公布了一種用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的碼分分簇的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其通過在簇內(nèi)使用同一碼 字調(diào)制信號(hào)進(jìn)行通信，鄰居簇間選用不同的具有良好互相關(guān)性的碼字調(diào)制信號(hào)進(jìn)行通信，同 時(shí)將通信時(shí)段劃分為簇內(nèi)通信時(shí)隙和簇間通信時(shí)隙，使得普通節(jié)點(diǎn)在簇間通信時(shí)隙能夠進(jìn)入 休眠狀態(tài)，減少能耗。
本發(fā)明的技術(shù)方案包括
1) 通信時(shí)段劃分為簇內(nèi)通信時(shí)隙和簇間通信時(shí)隙。在簇內(nèi)通信時(shí)隙中，簇內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)可 以按照預(yù)約或競爭的方式接入信道，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)相互通信時(shí)采用較低的發(fā)射功率。若是 簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行簇間通信，也必須在該時(shí)隙內(nèi)將數(shù)據(jù)傳送到簇頭節(jié)點(diǎn)，其簇頭到簇 內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)間距離均為一跳。進(jìn)入簇間通信時(shí)隙后，所有簇內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)， 只有簇頭節(jié)點(diǎn)參與通信，簇頭釆用較高的發(fā)射功率，直接將數(shù)據(jù)傳送到對(duì)應(yīng)的下一簇 頭，下一簇頭接收到數(shù)據(jù)后，檢測其數(shù)據(jù)的目的節(jié)點(diǎn)是否為本簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，若是本簇內(nèi) 節(jié)點(diǎn)，則在下一簇內(nèi)通信周期將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給本簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，若不是，則查找路由表，將 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)的下一個(gè)簇頭。
2) 分簇初始化時(shí)使用統(tǒng)一的預(yù)設(shè)碼字
在分簇初始化的過程中，所有節(jié)點(diǎn)使用唯一的預(yù)設(shè)碼字進(jìn)行通信，其分簇算法不是本 發(fā)明關(guān)心的內(nèi)容，可利用傳統(tǒng)的分簇算法，如鏈路分簇算法(LCA),低能量自適應(yīng)分 簇分級(jí)算法(LEACH)等。
3) 分簇碼字的分配
在分簇初始化完成，即網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)確定自己的身份是簇頭還是簇成員之后，簇頭之
間決定各自簇使用的碼字，使得相鄰簇之間使用不同的碼字。簇頭在選定本簇使用的 碼字時(shí)，須向鄰居簇發(fā)出廣播公告說明其使用的碼字，并用該碼字發(fā)出詢問信息保證 沒有鄰居簇已使用該碼字。在確認(rèn)該碼字的可行性后，簇頭向鄰居簇頭確認(rèn)使用該碼 字，并同時(shí)向簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)出廣播消息，聲明本簇使用的該擴(kuò)頻碼字，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)在收到 廣播消息后，更換為分配的碼字進(jìn)行通信。
4) 簇內(nèi)通信的碼字使用
在完成分簇和簇碼字分配后，簇內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)只使用本簇規(guī)定的碼字進(jìn)行通信，直到網(wǎng) 絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生改變。
5) 分簇簇間通信的碼字使用
當(dāng)需要進(jìn)行簇間通信時(shí)，簇普通節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳送到簇頭節(jié)點(diǎn)，簇頭節(jié)點(diǎn)根據(jù)其路由信 息，査找到對(duì)應(yīng)需要發(fā)射的下一個(gè)簇，同時(shí)在碼字表中查找對(duì)應(yīng)簇的碼字信息后，將 發(fā)射和接收碼字修改為對(duì)應(yīng)簇的碼字，將數(shù)據(jù)用該碼字調(diào)制后發(fā)射。
6) 新的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)申請(qǐng)加入
當(dāng)新的節(jié)點(diǎn)需要加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，新節(jié)點(diǎn)需按照預(yù)設(shè)的碼字表依次更換碼字進(jìn)行查詢，簇 頭收到查詢信息后返回應(yīng)答信息給新節(jié)點(diǎn)。查詢完所有碼字后，新節(jié)點(diǎn)根據(jù)每個(gè)碼字 接收到的應(yīng)答信息狀況決定自己加入的簇，以該簇碼字向簇頭發(fā)送信息申請(qǐng)加入。
本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)
1) 由于在碼分分簇的方式下，簇內(nèi)使用統(tǒng)一的碼字，使得簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)只需要用指定的一種 碼字進(jìn)行通信，無需進(jìn)行通信節(jié)點(diǎn)的碼字維護(hù)，也無需在通信時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收碼字 的更換，從而減少了簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的開銷。
2) 若所有簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)都使用碼分的方式接入信道，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中因?yàn)槠涔?jié)點(diǎn)布設(shè)的
隨機(jī)性，可能在某個(gè)區(qū)域內(nèi)密布了大量節(jié)點(diǎn)，則相應(yīng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)擁有多個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)， 若要求這些節(jié)點(diǎn)之間均采用不同的碼字，就需要較多的適用碼字。由于無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)中往往是異步通信的場景，使得碼字的選擇非常困難。實(shí)際在擴(kuò)頻碼的選擇時(shí)，無 法得到自相關(guān)和互相關(guān)完全理想的碼字。在碼字長度一定，符合一定要求的碼字?jǐn)?shù)量 是有限的，即多址干擾的強(qiáng)度和碼字?jǐn)?shù)量是相互制約的。若是增強(qiáng)碼字長度，又需要 增加節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源，大大增加了節(jié)點(diǎn)的功耗。而在碼分分簇的方式下，只需要各個(gè) 鄰居簇選擇不同的碼字，相應(yīng)所需要的碼字?jǐn)?shù)量大為減少。
3) 簇頭由于需要維護(hù)簇與簇之間的路由等信息，并進(jìn)行分簇間的通信，其對(duì)功耗的需求 較高，往往成為分簇結(jié)構(gòu)的瓶頸。當(dāng)簇間通信采用碼分的接入方式時(shí)，使得簇與簇之
間的通信相互不干擾或只有較低的干擾，從而增加了信道的吞吐能力。對(duì)于單個(gè)節(jié)點(diǎn)
來說，則是提高了每次發(fā)送的成功率，使得節(jié)點(diǎn)避免了反復(fù)偵聽等待和重復(fù)發(fā)送的過
程，避免了大量的功耗，進(jìn)而延長了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的有效周期。 4)將通信時(shí)段劃分為簇內(nèi)通信時(shí)隙和簇間通信時(shí)隙的方式，使得在簇間通信時(shí)隙中，只
需要簇頭的參與，使得大量的簇內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)入休眠狀態(tài)，減少了其功耗。 本發(fā)明中，基于分簇結(jié)構(gòu)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以分為簇頭和簇內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)兩種類型
1) 簇頭是按照某種分簇算法或規(guī)則選舉出的中心節(jié)點(diǎn)，其需要維護(hù)到達(dá)提前其他簇頭的 路由，還要負(fù)責(zé)管理和協(xié)調(diào)簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)；
2) 簇內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)是指除簇頭外的其他節(jié)點(diǎn)。


圖1一個(gè)無線傳感網(wǎng)的分簇結(jié)構(gòu)圖。 圖2碼字分配過程中簇頭工作流程圖。 圖3簇間通信過程流程圖。 圖4新節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入流程圖。
具體實(shí)施方法
為了實(shí)現(xiàn)碼分分簇網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)中需要存儲(chǔ)一張預(yù)設(shè)的碼字表，并在MAC層協(xié)議 中增加相應(yīng)用于分配和控制碼字的原語。其主要需要實(shí)現(xiàn)的功能有
---自主有效的進(jìn)行碼字分配，使得鄰居簇之間使用的碼字不重復(fù)
------碼字使用公告和簇頭碼字表的更新維護(hù)
----使用不同碼字的分簇間的通信 本發(fā)明的碼分分簇的無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法包括 1.簇間碼字分配(圖2)
1) 分簇初始化完成后，經(jīng)過一個(gè)保護(hù)時(shí)段Tp后進(jìn)入碼字分配過程；
2) 簇頭等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間Tr，防止大量簇頭同時(shí)開始碼字選擇導(dǎo)致過多沖突；
3) 簇頭隨機(jī)地從預(yù)設(shè)的節(jié)點(diǎn)表中選用一個(gè)空閑碼字，并向所有鄰居簇發(fā)布廣播
Code.Reserve消息，聲明自己希望使用該碼字，要求預(yù)留此碼字。其鄰居簇收到該聲 明后，若本簇不使用該碼字，則將對(duì)應(yīng)的碼字狀態(tài)修改為保留狀態(tài)，并向該簇頭發(fā)送 Code.Acknowledge消息。若本簇需要使用該碼字，則應(yīng)答Code.Reject消息；
4) 當(dāng)簇頭收到Code.Reject消息時(shí)，就放棄當(dāng)前碼字的使用，并回到第3步，若所有未 指定碼字的鄰居節(jié)點(diǎn)均回復(fù)Code.Acknowledge消息后，進(jìn)入第5步；
5) 簇頭更改其碼字為選定碼字，并發(fā)送問詢消息Code.Test，判斷是否有已制定碼字的鄰 居簇已經(jīng)使用該碼字，若存在這樣的鄰居簇，則鄰居簇應(yīng)答Code.Exist消息聲明該碼 字已經(jīng)使用，簇頭收到該消息后-認(rèn)定該碼字不可使用，廣播Code.Cancel消息給所 有鄰居簇頭，并返回第2步。鄰居簇頭收到廣播的Code.Cancel信息后，將該碼字重 新設(shè)置為空閑狀態(tài)。若是在給定的時(shí)間Tk內(nèi)，無鄰居簇頭應(yīng)答Code.Test信息，貝臓 頭認(rèn)為該碼字空閑可用，進(jìn)入第6步；
6) 簇頭確認(rèn)碼字可用后，更換回公共碼字，向簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)和鄰居簇頭發(fā)出Code.Conform 消息，收到該消息的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)開始使用該碼字進(jìn)行通信，鄰居簇頭則將其碼字表中該 碼字狀態(tài)改為已用。簇頭更換為本簇碼字，本簇碼字分配完成。
2. 簇間通信過程
簇頭在維護(hù)到達(dá)其他簇頭的路由的同時(shí)，還要維護(hù)鄰居簇使用的擴(kuò)頻碼的碼字表，即將碼 字與鄰居簇相對(duì)應(yīng)，其碼字的維護(hù)可以通過路由維護(hù)的過程實(shí)現(xiàn)
當(dāng)簇內(nèi)一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)需要向另一個(gè)簇的普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，其過程如下
1) 在簇內(nèi)通信時(shí)隙中，簇普通節(jié)點(diǎn)向簇頭發(fā)送需要傳送的數(shù)據(jù)，并申明其需要發(fā)送的目 的節(jié)點(diǎn)。
2) 該簇頭接收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)其目的節(jié)點(diǎn)，査找對(duì)應(yīng)的下一跳簇頭，若是處于簇間通信 時(shí)隙，則開始發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)入第3步，若是處于簇內(nèi)通信時(shí)隙，則等待下一個(gè)簇間通信時(shí)隙 后進(jìn)入第3步。
3) 簇頭根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的下一跳簇頭在碼字表中査找其對(duì)應(yīng)的碼字，更換碼字后，將數(shù)據(jù) 發(fā)送到下一個(gè)簇頭。
4) 簇頭接收到碼字后，檢查其目的節(jié)點(diǎn)是否為本簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，若為本簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，則等待下 一個(gè)簇內(nèi)通信時(shí)隙，進(jìn)入第5步，否則，轉(zhuǎn)入第2步。
5) 進(jìn)入簇內(nèi)通信時(shí)隙后，簇頭通過一跳直接將數(shù)據(jù)發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)。 一次簇間通信過程 完成。
3. 新節(jié)點(diǎn)加入過程
在分簇初始化完成后，若存在一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需按照下列過程(圖4)
1) 新節(jié)點(diǎn)按照碼字表順序依次更改碼字，并以此碼字發(fā)出申請(qǐng)加入的問詢信息；
2) 收到申請(qǐng)加入問詢信息的簇頭需要對(duì)申請(qǐng)作出應(yīng)答，申明接受或拒絕新的節(jié)點(diǎn)加入，
新節(jié)點(diǎn)收到消息后儲(chǔ)存消息的響應(yīng)信息，轉(zhuǎn)用下一個(gè)碼字進(jìn)行問詢。若節(jié)點(diǎn)在保持Tk
時(shí)間后，沒有收到應(yīng)答信息，則認(rèn)為對(duì)應(yīng)碼字無簇使用或?qū)?yīng)鏈路較差，繼續(xù)選擇使 用下一個(gè)碼字進(jìn)行問詢；
3) 問詢完碼字表中所有碼字后，新節(jié)點(diǎn)在接收到應(yīng)答的碼字中挑選最優(yōu)(如應(yīng)答時(shí)間最 短或者接受鏈路質(zhì)量LQI最高)的一個(gè)簇申請(qǐng)加入，更改碼字為該簇碼字發(fā)出申請(qǐng)加 入信息，進(jìn)入申請(qǐng)加入簇過程。
權(quán)利要求
1，一種碼分分簇的無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法，其特征在于包括以下步驟 A.組網(wǎng)后碼字的分配過程； B.簇內(nèi)通信，簇普通節(jié)點(diǎn)維護(hù)簇內(nèi)的完整路由信息，并直接在簇內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)； C.簇間通信，簇頭通過增加發(fā)射功率，直接將數(shù)據(jù)發(fā)送到下一簇頭，目的簇頭可能是數(shù)據(jù)目標(biāo)簇頭，也可以是中繼簇頭繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)； D.新節(jié)點(diǎn)的加入過程。
2, 根據(jù)權(quán)利要求l所述的碼分分簇的無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法，其特征在于，以簇為單位 進(jìn)行碼字的分配，同一簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)采用同一碼字進(jìn)行通信，鄰居簇之間采用不同的具有良 好相關(guān)性的碼字進(jìn)行通信。
3, 根據(jù)權(quán)利要求2所述的碼分分簇的無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法，其特征在于，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò) 和分簇的初始化過程中，所有節(jié)點(diǎn)使用同樣的一個(gè)規(guī)定預(yù)設(shè)碼字進(jìn)行通信；在網(wǎng)絡(luò)分簇初 始化完成后，需要引入一個(gè)碼字分配過程，才能開始碼分分簇的無線傳感網(wǎng)的常規(guī)工作； 其碼字分配過程在分簇初始化完成后等待一個(gè)保護(hù)時(shí)段Tp后開始。
4，根據(jù)權(quán)利要求3所述的碼分分簇的無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法，其特征在于，碼字分配過 程中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)所帶的預(yù)設(shè)的碼字表中，碼字分為已用、保留和空閑三種狀態(tài)；簇頭開始 選擇碼字時(shí)，需等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間Tr;簇頭從碼字表中選擇一個(gè)空閑碼字向鄰居簇廣播Code.Reserve消息，其鄰居簇收到廣播后檢測其碼字表，若為空閑，則將該碼字修改為保 留狀態(tài)，并發(fā)送Code.Acknowledge回復(fù)消息，若本簇需要使用該碼字，則應(yīng)答Code.Reject 消息。當(dāng)收到Code.Reject消息，簇頭需要重新開始碼字分配過程。否則，當(dāng)簇頭收集到 所有鄰居節(jié)點(diǎn)的Code.Aeknowledge的消息后，將碼字調(diào)整為選擇碼字，發(fā)送問詢消息 Code.Test;若有鄰居簇已使用該碼字，則回復(fù)Code.Exist消息聲明該碼字已經(jīng)使用，簇頭 收到后，需要重新開始碼字分配過程；否則在等待一段時(shí)間后，簇頭認(rèn)為碼字可用，轉(zhuǎn)為 公共碼字發(fā)送Code.Conform消息給簇內(nèi)成員和鄰居簇通知選定該碼字，鄰居簇收到后將 其碼字設(shè)為已用，簇內(nèi)成員則將其碼字設(shè)為該碼字進(jìn)行通信。
5，根據(jù)權(quán)利要求2所述的碼分分簇的無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法，其特征在于，每個(gè)簇內(nèi)的 所有節(jié)點(diǎn)采用統(tǒng)一的碼字，在簇內(nèi)通信時(shí)隙進(jìn)行簇內(nèi)通信。其簇普通成員在簇間通信時(shí)隙 不參與通信，均可進(jìn)入休眠狀態(tài)。
6，根據(jù)權(quán)利要求2所述的碼分分簇的無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法，其特征在于，簇間通信需 要簇頭根據(jù)需要更換碼字；簇頭在維護(hù)到達(dá)其他簇頭的路由的同時(shí)，還要維護(hù)鄰居簇使用 的擴(kuò)頻碼的碼字表，即將碼字與鄰居簇相對(duì)應(yīng)，其碼字的維護(hù)可以通過路由維護(hù)的過程實(shí) 現(xiàn)。
7，根據(jù)權(quán)利要求6所述的碼分分簇的無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法，其特征在于，簇頭間進(jìn)行 通信時(shí)，發(fā)射簇頭需將其碼字更換為接收簇的碼字，即簇間通信所用的調(diào)制碼字即為接收 簇所使用的碼字。
8，根據(jù)權(quán)利要求2所述的碼分分簇的無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法，其特征在于，當(dāng)有新節(jié)點(diǎn) 需要加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要按照碼字表依次更換碼字發(fā)送消息進(jìn)行輪詢。輪詢完成后，根據(jù)一 定規(guī)則選定所需要加入的簇，更改碼字為該簇碼字發(fā)起申請(qǐng)加入過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碼分分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方法。該方法將通信時(shí)段劃分為簇內(nèi)通信時(shí)隙和簇間通信時(shí)隙，在簇間通信時(shí)隙中，只有簇頭節(jié)點(diǎn)參與數(shù)據(jù)的通信，簇內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)，在多址接入方式中，以簇作為碼分的單位，在簇內(nèi)使用同一碼字調(diào)制信號(hào)進(jìn)行通信，而鄰居簇間選用不同的具有良好互相關(guān)性的碼字調(diào)制進(jìn)行通信。該方法解決了良好性能的短擴(kuò)頻碼字?jǐn)?shù)量有限和傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)功耗敏感的問題，能夠適用于大規(guī)模隨機(jī)布設(shè)的無線傳感器網(wǎng)。
文檔編號(hào)H04B1/68GK101364938SQ20081006007
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者劉海濤, 帥 張, 旸 楊, 杰 沈, 翔 王 申請(qǐng)人:中科院嘉興中心微系統(tǒng)所分中心