專利名稱：一種構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)系統(tǒng)，尤其涉及的是一種構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著下一代網(wǎng)絡(luò)(IPv6網(wǎng)絡(luò))的不斷成熟和發(fā)展，6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已成為未來發(fā)展的必然趨勢。6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下優(yōu)勢(1) IPv6是下一代互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議標準，6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用IPv6協(xié)議實現(xiàn)與下一代網(wǎng)絡(luò)的全IP通信有助于推動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的標準化；(2) IPv6的許多技術(shù)特點(如地址自動配置等)對大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織管理提供了良好支持；(3) IPv6網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式可以供無線傳感器網(wǎng)絡(luò)充分借鑒，使其成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一種合理拓展。實現(xiàn)6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)首先需要解決的關(guān)鍵問題就是如何構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，使IPv6地址配置功耗及路由功耗更少，延遲更短。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種構(gòu)建 6LoffPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法。技術(shù)方案本發(fā)明公開了一種構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法，在所述 6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置四類傳感器節(jié)點IPv6接入路由器、簇首節(jié)點、簇內(nèi)節(jié)點及孤立節(jié)點；所述孤立節(jié)點為既沒有標記為簇首節(jié)點也沒有標記為簇內(nèi)節(jié)點的傳感器節(jié)點；所述IPv6接入路由器用于連接6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)，使6LoWPAN 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入到IPv6互聯(lián)網(wǎng)；所述簇內(nèi)節(jié)點包括簇關(guān)聯(lián)節(jié)點與普通簇內(nèi)節(jié)點，所述簇關(guān)聯(lián)節(jié)點連接兩個簇首節(jié)點，實現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，只接收簇首節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，不接收普通簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送的信息；普通簇內(nèi)節(jié)點用于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)監(jiān)測，不進行路由轉(zhuǎn)發(fā)；所述簇首節(jié)點用于實現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，普通簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)首先發(fā)送到本簇簇首節(jié)點，簇首節(jié)點再將數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)到目的傳感器節(jié)點；所述簇首節(jié)點、簇關(guān)聯(lián)節(jié)點及IPv6接入路由器的拓撲結(jié)構(gòu)為樹狀結(jié)構(gòu)，IPv6接入路由器為樹狀結(jié)構(gòu)的根節(jié)點，簇首節(jié)點及簇關(guān)聯(lián)節(jié)點為樹狀結(jié)構(gòu)的中間節(jié)點或葉子節(jié)點；所述6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由通過簇首節(jié)點、簇關(guān)聯(lián)節(jié)點及IPv6接入路由器構(gòu)建的樹狀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)；所述6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由一個以上的簇組成，每個簇包括一個簇首節(jié)點和一個以上的簇內(nèi)節(jié)點，簇內(nèi)節(jié)點在簇首節(jié)點的一跳范圍內(nèi)，拓撲結(jié)構(gòu)為星形；
初始狀態(tài)下，所述傳感器節(jié)點均為孤立節(jié)點且具有唯一性的ID，每個傳感器節(jié)點保存一個鄰居節(jié)點記錄表，記錄表項包括兩個域鄰居節(jié)點ID及鄰居節(jié)點類型；IPv6接入路由器及傳感器節(jié)點在一跳范圍內(nèi)定期廣播beacon幀，幀負載為節(jié)點的類型、鄰居孤立節(jié)點的數(shù)量、鄰居節(jié)點總數(shù)量以及深度值，如果傳感器節(jié)點的類型為簇內(nèi)節(jié)點，深度值為其所在簇簇首節(jié)點在樹狀結(jié)構(gòu)中的深度值，孤立節(jié)點和沒有加入到樹狀結(jié)構(gòu)中的節(jié)點的深度值為-1，傳感器節(jié)點通過接收鄰居節(jié)點發(fā)送的beacon幀建立鄰居節(jié)點記錄表；孤立節(jié)點收到任意一節(jié)點N發(fā)送的beacon幀后，如果孤立節(jié)點的鄰居節(jié)點列表中不包含節(jié)點N的信息，則將節(jié)點N加入到其鄰居列表中；如果孤立節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)沒有收到鄰居列表中鄰居節(jié)點的beacon幀，則將鄰居節(jié)點從其鄰居節(jié)點列表中刪除；簇內(nèi)節(jié)點收到鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送的beacon幀后，選擇鄰居節(jié)點總數(shù)量最大的beacon幀轉(zhuǎn)發(fā)給本簇簇首節(jié)點；孤立節(jié)點建立鄰居節(jié)點列表后，如果它的鄰居節(jié)點包含簇首節(jié)點，則選擇加入鄰居簇首節(jié)點ID值最小的簇；如果孤立節(jié)點的鄰居孤立節(jié)點數(shù)量大于其他鄰居孤立節(jié)點的鄰居孤立節(jié)點數(shù)量，或者其鄰居孤立節(jié)點數(shù)量等于其他鄰居孤立節(jié)點的鄰居孤立節(jié)點數(shù)量且其ID值最小，則孤立節(jié)點建立簇，因此，可以盡可能減少簇的個數(shù)，從而減少簇樹中簇首節(jié)點的數(shù)量，減少了路由路徑的跳數(shù)，縮短了路由時間，降低了路由功耗；傳感器節(jié)點具有網(wǎng)絡(luò)唯一性的ID值，傳感器節(jié)點的鏈路層地址為其ID值；當(dāng)傳感器節(jié)點電量小于預(yù)定值時，此傳感器節(jié)點失效。本發(fā)明所述方法中，孤立節(jié)點建立簇的過程如下步驟301:開始；步驟302 孤立節(jié)點向鄰居節(jié)點列表中所有鄰居孤立節(jié)點發(fā)送簇加入請求命令幀；步驟303 在規(guī)定時間內(nèi)，判斷鄰居孤立節(jié)點是否收到多個孤立節(jié)點發(fā)送的簇加入請求命令幀，如果是，進行步驟304，否則進行步驟305 ；步驟304 鄰居孤立節(jié)點對比多個簇加入請求命令幀的源ID，向源ID最小的孤立節(jié)點返回一個簇加入響應(yīng)命令幀，進行步驟306 ；步驟305 鄰居孤立節(jié)點向請求命令幀源ID(即發(fā)送數(shù)據(jù)幀的源節(jié)點的ID值，簡稱源ID)所標識的孤立節(jié)點返回一個簇加入響應(yīng)命令幀；步驟306 在規(guī)定時間內(nèi)，判斷孤立節(jié)點收到的簇加入響應(yīng)命令幀的數(shù)量是否等于其鄰居節(jié)點列表中鄰居孤立節(jié)點的總數(shù)量，如果是，進行步驟307，否則進行步驟311 ；步驟307 孤立節(jié)點向所有鄰居孤立節(jié)點返回一個簇加入確認命令幀，同時將自己標識為簇首節(jié)點；步驟308 在規(guī)定時間內(nèi)，鄰居孤立節(jié)點是否收到簇加入確認命令幀，如果是，進行步驟309，否則進行步驟311 ；步驟309 鄰居孤立節(jié)點將自己標識為簇內(nèi)節(jié)點；步驟310 孤立節(jié)點成功建立了簇；所述孤立節(jié)點轉(zhuǎn)變?yōu)榇厥坠?jié)點或者簇內(nèi)節(jié)點后，孤立節(jié)點的鄰居節(jié)點收到孤立節(jié)點發(fā)送的beacon幀后，將鄰居節(jié)點列表中的相應(yīng)表項中的鄰居節(jié)點類型域進行相應(yīng)的更新；
步驟311:結(jié)束。上述算法確保具有簇所包含的簇內(nèi)節(jié)點的數(shù)量最大化，從而使簇的數(shù)量最小化， 減少了路由路徑的跳數(shù)，縮短了路由時間，降低了路由功耗；本發(fā)明所述方法中，在規(guī)定時間內(nèi)，如果簇首節(jié)點收到多個鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送的beacon幀，則采用下述步驟加入樹狀結(jié)構(gòu)步驟401:開始；步驟402 簇首節(jié)點查看收到的beacon幀，向鄰居節(jié)點總數(shù)最大的鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送樹加入請求控制幀；步驟403 鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點收到樹加入請求控制幀后，將簇首節(jié)點作為自己的子節(jié)點并記錄下其ID值，同時向簇首節(jié)點返回一個樹加入響應(yīng)控制幀；步驟404:簇首節(jié)點收到樹加入響應(yīng)控制幀后，將鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點作為自己的父節(jié)點并記錄下其ID值；步驟405 簇首節(jié)點加入樹狀結(jié)構(gòu)；步驟406:結(jié)束。本發(fā)明所述方法中，在規(guī)定時間內(nèi)，如果簇首節(jié)點沒有收到任何鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送的beacon幀但是簇內(nèi)節(jié)點收到了鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送的beacon幀，簇首節(jié)點則根據(jù)下列步驟加入樹狀結(jié)構(gòu)步驟501:開始；步驟502 簇首節(jié)點查看本簇簇內(nèi)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的beacon巾貞，向轉(zhuǎn)發(fā)鄰居節(jié)點總數(shù)最大的beacon幀的簇內(nèi)節(jié)發(fā)送樹加入請求命令幀，幀負載為鄰居節(jié)點總數(shù)最大的beacon幀的源ID值；步驟503 簇內(nèi)節(jié)點收到樹加入請求命令幀后，將簇首節(jié)點作為自己的子節(jié)點并記錄下其ID值，同時向樹加入請求控制幀負載中源ID標識的鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送樹加入請求控制幀，向簇首節(jié)點返回一個樹加入響應(yīng)控制幀；步驟504 鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點收到樹加入請求控制幀后，將簇內(nèi)節(jié)點作為自己的子節(jié)點并記錄下其ID值，同時向簇內(nèi)節(jié)點返回一個樹加入響應(yīng)控制幀；步驟505 簇首節(jié)點收到樹加入響應(yīng)控制幀后，將簇首節(jié)點作為自己的父節(jié)點并記錄下其ID值；步驟506 簇首節(jié)點收到鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點返回的樹加入響應(yīng)控制幀后，將自己標識為簇關(guān)聯(lián)節(jié)點，并將鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點作為自己的父節(jié)點，記錄下其ID值；步驟507 簇首節(jié)點加入樹狀結(jié)構(gòu)；步驟508:結(jié)束。本發(fā)明所述方法中，在規(guī)定時間內(nèi)，如果簇首節(jié)點及所有簇內(nèi)節(jié)點都沒有收到任何鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送的beacon幀，則根據(jù)下列步驟加入樹狀結(jié)構(gòu)步驟601:開始；步驟602 簇首節(jié)點向簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送請求命令幀，要求簇內(nèi)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)收到了的鄰居簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送的beacon幀；步驟603 簇內(nèi)節(jié)點收到請求命令幀后，選擇鄰居簇內(nèi)節(jié)點所在簇簇首節(jié)點已經(jīng)加入樹狀結(jié)構(gòu)且鄰居節(jié)點總數(shù)最大的beacon幀，將其轉(zhuǎn)發(fā)給簇首節(jié)點；步驟604 簇首節(jié)點向轉(zhuǎn)發(fā)鄰居節(jié)點總數(shù)最大的beacon幀的簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送樹加入請求命令幀，幀負載為鄰居節(jié)點總數(shù)最大的beacon幀的源ID ；步驟605 簇內(nèi)節(jié)點收到樹加入請求命令幀后，將簇首節(jié)點作為自己的子節(jié)點并記錄下其ID值，同時向樹加入請求控制幀負載中ID值標識的鄰居簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送樹加入請求控制幀，向簇首節(jié)點返回一個樹加入響應(yīng)控制幀；步驟606 鄰居簇內(nèi)節(jié)點收到樹加入請求控制幀后，將簇內(nèi)節(jié)點作為自己的子節(jié)點并記錄下其ID值，同時向其簇首節(jié)點發(fā)送樹加入請求控制幀，向簇內(nèi)節(jié)點返回一個樹加入請求控制幀；步驟607 簇首節(jié)點收到樹加入響應(yīng)控制幀后，將簇內(nèi)節(jié)點作為父節(jié)點并記錄下其ID值；步驟608 鄰居簇內(nèi)節(jié)點的簇首節(jié)點收到樹加入請求控制幀后，將鄰居簇內(nèi)節(jié)點作為自己的子節(jié)點并記錄下其ID值，并向鄰居簇內(nèi)節(jié)點返回一個樹加入響應(yīng)控制幀；步驟609 簇內(nèi)節(jié)點收到鄰居簇內(nèi)節(jié)點返回的樹加入響應(yīng)控制幀后，將自己標識為簇關(guān)聯(lián)節(jié)點，并將鄰居簇內(nèi)節(jié)點作為自己的父節(jié)點，記錄下其ID值；步驟610 鄰居簇內(nèi)節(jié)點收到其簇首節(jié)點返回的樹加入響應(yīng)控制幀后，將自己標識為簇關(guān)聯(lián)節(jié)點，并將其簇首節(jié)點作為自己的父節(jié)點，記錄下其ID值；步驟611 簇首節(jié)點加入樹狀結(jié)構(gòu)；步驟612:結(jié)束。上述算法能夠確保不同簇的簇首節(jié)點進行正常通信，同時也實現(xiàn)了簇樹中簇首節(jié)點的最小化，減少了路由路徑的跳數(shù)，縮短了路由時間，降低了路由功耗；本發(fā)明所述方法中，簇首節(jié)點或者簇關(guān)聯(lián)節(jié)點加入樹狀結(jié)構(gòu)或者獲取新的子節(jié)點后，向本簇簇內(nèi)節(jié)點廣播新的父節(jié)點或者子節(jié)點的ID值，簇內(nèi)節(jié)點收到廣播后，記錄下本簇簇首節(jié)點或簇關(guān)聯(lián)節(jié)點新的父節(jié)點或子節(jié)點的ID值。本發(fā)明所述方法中，簇內(nèi)節(jié)點失效或者發(fā)生移動后，簇內(nèi)節(jié)點所在簇的簇首節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)沒有收到簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送的beacon幀，簇內(nèi)節(jié)點從其鄰居節(jié)點列表中刪除；簇內(nèi)節(jié)點發(fā)生移動脫離原來的簇后，將自己重新標識為孤立節(jié)點，重新加入或者建立一個簇。本發(fā)明所述方法中，簇首節(jié)點失效或者發(fā)生移動后，簇內(nèi)節(jié)點根據(jù)其權(quán)值重新選舉新的簇首節(jié)點，具體步驟如下步驟701:開始；步驟702 簇內(nèi)節(jié)點計算自己的權(quán)值，判斷權(quán)值是否為0，如果是，進行步驟710，否則進行步驟703 ；步驟703 簇內(nèi)節(jié)點在本簇內(nèi)廣播權(quán)值控制幀，負載為其權(quán)值；步驟704:其它簇內(nèi)節(jié)點收到權(quán)值廣播幀后，判斷自己的權(quán)值是否大于廣播幀中的權(quán)值，如果是，進行步驟705，否則進行步驟710 ；步驟705 其它簇內(nèi)節(jié)點在簇內(nèi)廣播權(quán)值控制幀；步驟706 簇內(nèi)節(jié)點廣播權(quán)值控制幀后，判斷在規(guī)定時間內(nèi)是否收到其它簇內(nèi)節(jié)點廣播的權(quán)值控制幀，如果是，進行步驟710，否則進行步驟707 ；步驟707 簇內(nèi)節(jié)點將自己標識為簇首節(jié)點，并廣播新簇首節(jié)點控制幀，幀負載為
11其ID值；步驟708 其它簇內(nèi)節(jié)點收到新簇首節(jié)點廣播的新簇首節(jié)點控制幀后，將本簇簇首節(jié)點ID更新為新簇首節(jié)點的ID值，原來簇首節(jié)點的父節(jié)點和子節(jié)點收到新簇首節(jié)點控制幀后，將相應(yīng)的ID值更新為新簇首節(jié)點的ID值；步驟709 新的簇首節(jié)點選舉完成；簇首節(jié)點發(fā)生移動脫離原來的簇后，將自己重新標識為孤立節(jié)點并重新加入或者建立一個簇；步驟710:結(jié)束；其中，簇內(nèi)節(jié)點的權(quán)值計算方法如下將簇內(nèi)節(jié)點所在簇簇首節(jié)點的K個子節(jié)點，記做k(k = L··· ，子節(jié)點k經(jīng)過簇內(nèi)節(jié)點到達父節(jié)點的路徑包括四個參數(shù)bk表示路徑的可用帶寬，dk表示路徑傳輸單位數(shù)據(jù)所消耗的能量，％表示路徑的數(shù)據(jù)傳輸成功率，tk表示路徑的數(shù)據(jù)傳輸時延；
K計算平均可用帶寬B Ubt
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法，其特征在于，在所述6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置四類傳感器節(jié)點IPv6接入路由器、簇首節(jié)點、簇內(nèi)節(jié)點及孤立節(jié)點；所述孤立節(jié)點為既沒有標記為簇首節(jié)點也沒有標記為簇內(nèi)節(jié)點的傳感器節(jié)點； 所述IPv6接入路由器用于連接6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)，使6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入到IPv6互聯(lián)網(wǎng)；所述簇內(nèi)節(jié)點包括簇關(guān)聯(lián)節(jié)點與普通簇內(nèi)節(jié)點，所述簇關(guān)聯(lián)節(jié)點連接兩個簇首節(jié)點， 實現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，只接收簇首節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，不接收普通簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送的信息；普通簇內(nèi)節(jié)點用于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)監(jiān)測，不進行路由轉(zhuǎn)發(fā)；所述簇首節(jié)點用于實現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，普通簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)首先發(fā)送到本簇簇首節(jié)點，簇首節(jié)點再將數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)到目的傳感器節(jié)點；所述簇首節(jié)點、簇關(guān)聯(lián)節(jié)點及IPv6接入路由器的拓撲結(jié)構(gòu)為樹狀結(jié)構(gòu)，IPv6接入路由器為樹狀結(jié)構(gòu)的根節(jié)點，簇首節(jié)點及簇關(guān)聯(lián)節(jié)點為樹狀結(jié)構(gòu)的中間節(jié)點或葉子節(jié)點；所述6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由通過簇首節(jié)點、簇關(guān)聯(lián)節(jié)點及IPv6接入路由器構(gòu)建的樹狀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)；所述6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由一個以上的簇組成，每個簇包括一個簇首節(jié)點和一個以上的簇內(nèi)節(jié)點，簇內(nèi)節(jié)點在簇首節(jié)點的一跳范圍內(nèi)，拓撲結(jié)構(gòu)為星形；初始狀態(tài)下，所述傳感器節(jié)點均為孤立節(jié)點且具有唯一性的ID，每個傳感器節(jié)點保存一個鄰居節(jié)點記錄表，記錄表項包括兩個域鄰居節(jié)點ID及鄰居節(jié)點類型；IPv6接入路由器及傳感器節(jié)點在一跳范圍內(nèi)定期廣播beacon幀，幀負載為節(jié)點的類型、鄰居孤立節(jié)點的數(shù)量、鄰居節(jié)點總數(shù)量以及深度值，如果傳感器節(jié)點的類型為簇內(nèi)節(jié)點，深度值為其所在簇簇首節(jié)點在樹狀結(jié)構(gòu)中的深度值，孤立節(jié)點和沒有加入到樹狀結(jié)構(gòu)中的節(jié)點的深度值為-1，傳感器節(jié)點通過接收鄰居節(jié)點發(fā)送的beacon幀建立鄰居節(jié)點記錄表；孤立節(jié)點收到任意一節(jié)點N發(fā)送的beacon幀后，如果孤立節(jié)點的鄰居節(jié)點列表中不包含節(jié)點N的信息，則將節(jié)點N加入到其鄰居列表中；如果孤立節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)沒有收到鄰居列表中鄰居節(jié)點的beacon幀，則將鄰居節(jié)點從其鄰居節(jié)點列表中刪除；簇內(nèi)節(jié)點收到鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送的beacon幀后，選擇鄰居節(jié)點總數(shù)量最大的beacon幀轉(zhuǎn)發(fā)給本簇簇首節(jié)點；孤立節(jié)點建立鄰居節(jié)點列表后，如果它的鄰居節(jié)點包含簇首節(jié)點，則選擇加入鄰居簇首節(jié)點ID值最小的簇；如果孤立節(jié)點的鄰居孤立節(jié)點數(shù)量大于其他鄰居孤立節(jié)點的鄰居孤立節(jié)點數(shù)量，或者其鄰居孤立節(jié)點數(shù)量等于其他鄰居孤立節(jié)點的鄰居孤立節(jié)點數(shù)量且其 ID值最小，則孤立節(jié)點建立簇；傳感器節(jié)點具有網(wǎng)絡(luò)唯一性的ID值，傳感器節(jié)點的鏈路層地址為其ID值； 當(dāng)傳感器節(jié)點電量小于預(yù)定值時，此傳感器節(jié)點失效。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法，其特征在于， 孤立節(jié)點建立簇的過程如下步驟301 開始；步驟302 孤立節(jié)點向鄰居節(jié)點列表中所有鄰居孤立節(jié)點發(fā)送簇加入請求命令幀； 步驟303 在規(guī)定時間內(nèi)，判斷鄰居孤立節(jié)點是否收到多個孤立節(jié)點發(fā)送的簇加入請求命令幀，如果是，進行步驟304，否則進行步驟305 ；步驟304 鄰居孤立節(jié)點對比多個簇加入請求命令幀的源ID，向源ID最小的孤立節(jié)點返回一個簇加入響應(yīng)命令幀，進行步驟306 ；步驟305 鄰居孤立節(jié)點向請求命令幀源ID，即發(fā)送數(shù)據(jù)幀的源節(jié)點的ID值，所標識的孤立節(jié)點返回一個簇加入響應(yīng)命令幀；步驟306 在規(guī)定時間內(nèi)，判斷孤立節(jié)點收到的簇加入響應(yīng)命令幀的數(shù)量是否等于其鄰居節(jié)點列表中鄰居孤立節(jié)點的總數(shù)量，如果是，進行步驟307，否則進行步驟311 ；步驟307 孤立節(jié)點向所有鄰居孤立節(jié)點返回一個簇加入確認命令幀，同時將自己標識為簇首節(jié)點；步驟308 在規(guī)定時間內(nèi)，鄰居孤立節(jié)點是否收到簇加入確認命令幀，如果是，進行步驟309，否則進行步驟311 ；步驟309 鄰居孤立節(jié)點將自己標識為簇內(nèi)節(jié)點；步驟310 孤立節(jié)點成功建立了簇；所述孤立節(jié)點轉(zhuǎn)變?yōu)榇厥坠?jié)點或者簇內(nèi)節(jié)點后，孤立節(jié)點的鄰居節(jié)點收到孤立節(jié)點發(fā)送的beacon幀后，將鄰居節(jié)點列表中的相應(yīng)表項中的鄰居節(jié)點類型域進行相應(yīng)的更新； 步驟311 結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法，其特征在于， 在規(guī)定時間內(nèi)，如果簇首節(jié)點收到多個鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送的beacon 幀，則采用下述步驟加入樹狀結(jié)構(gòu)步驟401 開始;步驟402 簇首節(jié)點查看收到的beacon幀，向鄰居節(jié)點總數(shù)最大的鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送樹加入請求控制幀；步驟403 鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點收到樹加入請求控制幀后，將簇首節(jié)點作為自己的子節(jié)點并記錄下其ID值，同時向簇首節(jié)點返回一個樹加入響應(yīng)控制幀；步驟404 簇首節(jié)點收到樹加入響應(yīng)控制幀后，將鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點作為自己的父節(jié)點并記錄下其ID值； 步驟405 簇首節(jié)點加入樹狀結(jié)構(gòu)； 步驟406 結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法，其特征在于，在規(guī)定時間內(nèi)，如果簇首節(jié)點沒有收到任何鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送的 beacon幀但是簇內(nèi)節(jié)點收到了鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送的beacon幀，簇首節(jié)點則根據(jù)下列步驟加入樹狀結(jié)構(gòu)步驟501 開始；步驟502 簇首節(jié)點查看本簇簇內(nèi)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的beacon幀，向轉(zhuǎn)發(fā)鄰居節(jié)點總數(shù)最大的 beacon幀的簇內(nèi)節(jié)發(fā)送樹加入請求命令幀，幀負載為鄰居節(jié)點總數(shù)最大的beacon幀的源 ID值；步驟503 簇內(nèi)節(jié)點收到樹加入請求命令幀后，將簇首節(jié)點作為自己的子節(jié)點并記錄下其ID值，同時向樹加入請求控制幀負載中源ID標識的鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送樹加入請求控制幀，向簇首節(jié)點返回一個樹加入響應(yīng)控制幀；步驟504 鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點收到樹加入請求控制幀后，將簇內(nèi)節(jié)點作為自己的子節(jié)點并記錄下其ID值，同時向簇內(nèi)節(jié)點返回一個樹加入響應(yīng)控制幀；步驟505 簇首節(jié)點收到樹加入響應(yīng)控制幀后，將簇首節(jié)點作為自己的父節(jié)點并記錄下其ID值；步驟506 簇首節(jié)點收到鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點返回的樹加入響應(yīng)控制幀后，將自己標識為簇關(guān)聯(lián)節(jié)點，并將鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點作為自己的父節(jié)點， 記錄下其ID值；步驟507 簇首節(jié)點加入樹狀結(jié)構(gòu)； 步驟508 結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法，其特征在于， 在規(guī)定時間內(nèi)，如果簇首節(jié)點及所有簇內(nèi)節(jié)點都沒有收到任何鄰居簇首節(jié)點或者鄰居簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)送的beacon幀，則根據(jù)下列步驟加入樹狀結(jié)構(gòu)步驟601 開始；步驟602:簇首節(jié)點向簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送請求命令幀，要求簇內(nèi)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)收到了的鄰居簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送的beacon幀；步驟603:簇內(nèi)節(jié)點收到請求命令幀后，選擇鄰居簇內(nèi)節(jié)點所在簇簇首節(jié)點已經(jīng)加入樹狀結(jié)構(gòu)且鄰居節(jié)點總數(shù)最大的beacon幀，將其轉(zhuǎn)發(fā)給簇首節(jié)點；步驟604 簇首節(jié)點向轉(zhuǎn)發(fā)鄰居節(jié)點總數(shù)最大的beacon幀的簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送樹加入請求命令幀，幀負載為鄰居節(jié)點總數(shù)最大的beacon幀的源ID ；步驟605 簇內(nèi)節(jié)點收到樹加入請求命令幀后，將簇首節(jié)點作為自己的子節(jié)點并記錄下其ID值，同時向樹加入請求控制幀負載中ID值標識的鄰居簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送樹加入請求控制幀，向簇首節(jié)點返回一個樹加入響應(yīng)控制幀；步驟606 鄰居簇內(nèi)節(jié)點收到樹加入請求控制幀后，將簇內(nèi)節(jié)點作為自己的子節(jié)點并記錄下其ID值，同時向其簇首節(jié)點發(fā)送樹加入請求控制幀，向簇內(nèi)節(jié)點返回一個樹加入請求控制幀；步驟607 簇首節(jié)點收到樹加入響應(yīng)控制幀后，將簇內(nèi)節(jié)點作為父節(jié)點并記錄下其ID值；步驟608:鄰居簇內(nèi)節(jié)點的簇首節(jié)點收到樹加入請求控制幀后，將鄰居簇內(nèi)節(jié)點作為自己的子節(jié)點并記錄下其ID值，并向鄰居簇內(nèi)節(jié)點返回一個樹加入響應(yīng)控制幀；步驟609 簇內(nèi)節(jié)點收到鄰居簇內(nèi)節(jié)點返回的樹加入響應(yīng)控制幀后，將自己標識為簇關(guān)聯(lián)節(jié)點，并將鄰居簇內(nèi)節(jié)點作為自己的父節(jié)點，記錄下其ID值；步驟610 鄰居簇內(nèi)節(jié)點收到其簇首節(jié)點返回的樹加入響應(yīng)控制幀后，將自己標識為簇關(guān)聯(lián)節(jié)點，并將其簇首節(jié)點作為自己的父節(jié)點，記錄下其ID值； 步驟611 簇首節(jié)點加入樹狀結(jié)構(gòu)； 步驟612 結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5中任意一項所述的一種構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法，其特征在于，簇首節(jié)點或者簇關(guān)聯(lián)節(jié)點加入樹狀結(jié)構(gòu)或者獲取新的子節(jié)點后，向本簇簇內(nèi)節(jié)點廣播新的父節(jié)點或者子節(jié)點的ID值，簇內(nèi)節(jié)點收到廣播后，記錄下本簇簇首節(jié)點或簇關(guān)聯(lián)節(jié)點新的父節(jié)點或子節(jié)點的ID值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法，其特征在于， 簇內(nèi)節(jié)點失效或者發(fā)生移動后，簇內(nèi)節(jié)點所在簇的簇首節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)沒有收到簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送的beacon幀，簇內(nèi)節(jié)點從其鄰居節(jié)點列表中刪除；簇內(nèi)節(jié)點發(fā)生移動脫離原來的簇后，將自己重新標識為孤立節(jié)點，重新加入或者建立一個簇。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法，其特征在于， 簇首節(jié)點失效或者發(fā)生移動后，簇內(nèi)節(jié)點根據(jù)其權(quán)值重新選舉新的簇首節(jié)點，具體步驟如下步驟701 開始；步驟702 簇內(nèi)節(jié)點計算自己的權(quán)值，判斷權(quán)值是否為0，如果是，進行步驟710，否則進行步驟703 ；步驟703 簇內(nèi)節(jié)點在本簇內(nèi)廣播權(quán)值控制幀，負載為其權(quán)值；步驟704 其它簇內(nèi)節(jié)點收到權(quán)值廣播幀后，判斷自己的權(quán)值是否大于廣播幀中的權(quán)值，如果是，進行步驟705，否則進行步驟710 ；步驟705 其它簇內(nèi)節(jié)點在簇內(nèi)廣播權(quán)值控制幀；步驟706 簇內(nèi)節(jié)點廣播權(quán)值控制幀后，判斷在規(guī)定時間內(nèi)是否收到其它簇內(nèi)節(jié)點廣播的權(quán)值控制幀，如果是，進行步驟710，否則進行步驟707 ；步驟707 簇內(nèi)節(jié)點將自己標識為簇首節(jié)點，并廣播新簇首節(jié)點控制幀，幀負載為其ID值；步驟708:其它簇內(nèi)節(jié)點收到新簇首節(jié)點廣播的新簇首節(jié)點控制幀后，將本簇簇首節(jié)點ID更新為新簇首節(jié)點的ID值，原來簇首節(jié)點的父節(jié)點和子節(jié)點收到新簇首節(jié)點控制幀后，將相應(yīng)的ID值更新為新簇首節(jié)點的ID值；步驟709 新的簇首節(jié)點選舉完成；簇首節(jié)點發(fā)生移動脫離原來的簇后，將自己重新標識為孤立節(jié)點并重新加入或者建立一個簇；步驟710 結(jié)束；其中，簇內(nèi)節(jié)點的權(quán)值計算方法如下將簇內(nèi)節(jié)點所在簇簇首節(jié)點的K個子節(jié)點，記做k(k = L··· ，子節(jié)點k經(jīng)過簇內(nèi)節(jié)點到達父節(jié)點的路徑包括四個參數(shù)bk表示路徑的可用帶寬，dk表示路徑傳輸單位數(shù)據(jù)所消耗的能量，％表示路徑的數(shù)據(jù)傳輸成功率，tk表示路徑的數(shù)據(jù)傳輸時延；K計算平均可用帶寬
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法，其特征在于， 簇關(guān)聯(lián)節(jié)點失效或者發(fā)生移動后，簇內(nèi)節(jié)點根據(jù)其權(quán)值重新選舉新的簇關(guān)聯(lián)節(jié)點，具體步驟如下步驟801 開始;步驟802 簇內(nèi)節(jié)點計算自己的權(quán)值，判斷權(quán)值是否為0，如果是，進行步驟810，否則進行步驟803 ；步驟803 簇內(nèi)節(jié)點在本簇內(nèi)廣播權(quán)值控制幀，負載為其權(quán)值；步驟804 其它簇內(nèi)節(jié)點收到權(quán)值廣播幀后，判斷自己的權(quán)值是否大于廣播幀中的權(quán)值，如果是，進行步驟805，否則進行步驟810 ；步驟805 其它簇內(nèi)節(jié)點在簇內(nèi)廣播權(quán)值控制幀；步驟806:簇內(nèi)節(jié)點廣播權(quán)值控制幀后，在規(guī)定時間內(nèi)是否收到其它簇內(nèi)節(jié)點廣播的權(quán)值控制幀，如果是，進行步驟810，否則進行步驟807 ；步驟807 簇內(nèi)節(jié)點將自己標識為簇關(guān)聯(lián)節(jié)點，并廣播新簇關(guān)聯(lián)節(jié)點控制幀，幀負載為其ID值；步驟808:其它簇內(nèi)節(jié)點收到新簇關(guān)聯(lián)節(jié)點廣播的新簇關(guān)聯(lián)節(jié)點控制幀后，將本簇簇關(guān)聯(lián)節(jié)點ID更新為新簇關(guān)聯(lián)節(jié)點的ID值，原來簇關(guān)聯(lián)節(jié)點的父節(jié)點和子節(jié)點收到新簇關(guān)聯(lián)節(jié)點控制幀后，將相應(yīng)的ID值更新為新簇關(guān)聯(lián)節(jié)點的ID值；步驟809 新的簇關(guān)聯(lián)節(jié)點選舉完成；簇關(guān)聯(lián)節(jié)點發(fā)生移動脫離原來的簇后，將自己重新標識為孤立節(jié)點并重新加入或者建立一個簇；步驟810 結(jié)束；其中，簇內(nèi)節(jié)點的權(quán)值計算方法如下將簇內(nèi)節(jié)點所在簇簇關(guān)聯(lián)節(jié)點的K個子節(jié)點，記做k(k = L··· ，子節(jié)點k經(jīng)過簇內(nèi)節(jié)點到達父節(jié)點的路徑包括四個參數(shù)bk表示路徑的可用帶寬，dk表示路徑傳輸單位數(shù)據(jù)所消耗的能量，％表示路徑的數(shù)據(jù)傳輸成功率，tk表示路徑的數(shù)據(jù)傳輸時延；計算平均可用帶寬
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種構(gòu)建6LOWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法，其特征在于，簇內(nèi)節(jié)點的權(quán)值計算方法如下將簇首節(jié)點或者簇關(guān)聯(lián)節(jié)點的K個子節(jié)點，記做k(k = L··· ，子節(jié)點k經(jīng)過簇內(nèi)節(jié)點到達父節(jié)點的路徑包括四個參數(shù)bk表示路徑的可用帶寬，dk表示路徑傳輸單位數(shù)據(jù)所消耗的能量，％表示路徑的數(shù)據(jù)傳輸成功率，tk表示路徑的數(shù)據(jù)傳輸時延；K計算平均可用帶寬B IibtB= 丁 ；K計算傳輸單位數(shù)據(jù)所消耗的平均能量D -.^Jidk =丁·’K計算數(shù)據(jù)傳輸成功率S :S=Y\sk;k=lκ計算平均數(shù)據(jù)傳輸時延τ丄_-；K簇內(nèi)節(jié)點的權(quán)值P為P=^T。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種構(gòu)建6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法，在所述6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置四類節(jié)點IPv6接入路由器、簇首節(jié)點、簇內(nèi)節(jié)點及孤立節(jié)點。所述簇內(nèi)節(jié)點包括簇關(guān)聯(lián)節(jié)點與普通簇內(nèi)節(jié)點，所述簇首節(jié)點實現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，普通簇內(nèi)節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)首先發(fā)送到本簇簇首節(jié)點，簇首節(jié)點再將數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點；所述簇首節(jié)點、簇關(guān)聯(lián)節(jié)點及IPv6接入路由器的拓撲結(jié)構(gòu)為樹狀結(jié)構(gòu)，IPv6接入路由器為樹狀結(jié)構(gòu)的根節(jié)點，簇首節(jié)點及簇關(guān)聯(lián)節(jié)點為樹狀結(jié)構(gòu)的中間節(jié)點或葉子節(jié)點。
文檔編號H04W84/18GK102158983SQ201110113329
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者王曉喃 申請人:常熟理工學(xué)院