無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡動態(tài)分簇方法
【專利摘要】無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡動態(tài)分簇方法，該動態(tài)分簇方法分成多輪進行，每輪由三個階段組成：簇頭產(chǎn)生、簇的形成以及簇的運行維護。不僅考慮了節(jié)點剩余能量關系、節(jié)點能量消耗速度、能量與距離關系等因素，還支持無線醫(yī)療傳感器節(jié)點的動態(tài)分布。
【專利說明】無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡動態(tài)分簇方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡領域，更具體而言，涉及一種能量有效的無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡動態(tài)分簇方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著無線傳感器網(wǎng)絡在醫(yī)療方面的技術日漸成熟，越來越多的醫(yī)院、社區(qū)醫(yī)療服務站及家庭采用了無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡作為改善其醫(yī)療服務水平和質(zhì)量的重要措施。但是無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡卻具有不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡的異質(zhì)特征:
[0003](I)能量有限性。無線醫(yī)療傳感器節(jié)點主要以電池供電，所以節(jié)點的能量有限性是網(wǎng)絡主要的限制特征。
[0004](2)網(wǎng)絡規(guī)模性。無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡可部署于醫(yī)院、療養(yǎng)院、社區(qū)醫(yī)療服務站等環(huán)境，為保證網(wǎng)絡應用的準確性和廣泛性，需要部署大量無線醫(yī)療傳感器節(jié)點。
[0005](3)網(wǎng)絡自組性。無線醫(yī)療傳感器節(jié)點部署后可根據(jù)所安裝的網(wǎng)絡協(xié)議和機制進行自我配置和管理，自主建立拓撲，形成多跳的無線網(wǎng)絡。
[0006](4)節(jié)點動態(tài)性。無線醫(yī)療傳感器節(jié)點部署受環(huán)境和節(jié)點移動性的影響，可能會出現(xiàn)節(jié)點失效退出網(wǎng)絡或新的節(jié)點加入網(wǎng)絡的情況。因此，無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡必須能及時改變網(wǎng)絡路由，以確保監(jiān)測信息準確及時地傳輸。
[0007]中國專利申請?zhí)?01210179087.4提出了一種基于動態(tài)分簇路由算法的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集方法。該方法基于無線傳感器網(wǎng)絡，使用分簇傳輸及自動重新分簇機制，即使用分簇的拓撲結構進行組網(wǎng)，按照節(jié)點距離作為確立和選擇簇頭的依據(jù)。但是，該方法適應能力差，適用范圍有限，簇的維護性不是非常理想。
[0008]在無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡中，節(jié)點需要采集大量的感知數(shù)據(jù)，且這些數(shù)據(jù)有很大的相近性。為避免數(shù)據(jù)過多而加劇傳輸能量的消耗，對節(jié)點進行分簇是非常必要的。使用分簇路由協(xié)議可以有效地提高節(jié)點能量的利用率，方便網(wǎng)絡拓撲的管理，并使得數(shù)據(jù)融合變得簡單。
[0009]分簇路由協(xié)議就是把網(wǎng)絡中的節(jié)點分成多個簇，每個簇都由簇頭和簇成員組成。網(wǎng)絡運行過程中，每個節(jié)點將數(shù)據(jù)信息先傳輸?shù)酱仡^節(jié)點，由簇頭節(jié)點將收集到的簇內(nèi)數(shù)據(jù)信息融合處理后再傳輸?shù)交尽?br> [0010]在無線傳感器網(wǎng)絡領域中，國內(nèi)外已研究出多種分簇協(xié)議,如LEACH (Low EnergyAdaptive Clustering Hierarchy)是無線傳感器網(wǎng)絡中最早提出的分簇路由協(xié)議,對其后研究的分簇協(xié)議有著深遠的影響。該協(xié)議以循環(huán)方式隨機選擇簇頭節(jié)點，將整個網(wǎng)絡的能量負載盡量平均分配到每個傳感器節(jié)點上。由于LEACH協(xié)議產(chǎn)生簇頭時閥值T(n)沒有考慮節(jié)點能量消耗和節(jié)點間距離關系等因素，因此許多文獻對其進行了改進，如DCHS、LEACH-EDH等。但是這些改進協(xié)議也存在缺陷，如DCHS沒有考慮節(jié)點間距離和簇頭節(jié)點能量消耗之間關系等因素；LEACH-EDH沒有考慮節(jié)點與能量間的關系等。到目前為止，特別針對無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡的分簇協(xié)議尚未有文獻予以報道。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供一種能量有效的無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡動態(tài)分簇方法，適用于無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡的自組織、分層路由管理及網(wǎng)絡的拓撲構建。
[0012]無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡動態(tài)分簇方法，步驟1、計算閾值T(n):
【權利要求】
1.無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡動態(tài)分簇方法，其特征在于: 步驟1、計算閾值T (n):
2.根據(jù)權利要求1所述的動態(tài)分簇方法，其特征在于:在步驟2中，簇成員節(jié)點通過退避算法以競爭方式向簇頭發(fā)送采集數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的動態(tài)分簇方法，其特征在于:簇成員節(jié)點在第一次確定數(shù)據(jù)發(fā)送順序和時間間隔后，以后就以所述順序和時間間隔向簇頭發(fā)送采集數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的動態(tài)分簇方法，其特征在于:在步驟I中，當最終的簇頭數(shù)量小于簇頭數(shù)量閾值時，此次選擇的簇頭取消，重新選擇。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的動態(tài)分簇方法，其特征在于:當簇成員節(jié)點的數(shù)量小于簇成員數(shù)量閾值時，撤銷該簇，該簇的成員節(jié)點和簇頭根據(jù)鄰簇的簇頭信號強度，歸屬信號強度較大的簇。
6.根據(jù)權利要求1-5之一所述的動態(tài)分簇方法，其特征在于:在步驟3中，當簇的成員節(jié)點移動出簇，所述移動的成員節(jié)點加入新的簇。
7.根據(jù)權利要求1-5之一所述的動態(tài)分簇方法，其特征在于:在步驟2中，簇頭和簇成員節(jié)點之間的通信頻率是隨機產(chǎn)生。
8.根據(jù)權利要求1所述的動態(tài)分簇方法，其特征在于:在步驟3中，當簇頭的自身能量不足或者不能收到簇中多個成員節(jié)點的數(shù)據(jù)時，認為該簇頭無法繼續(xù)擔當簇頭。
9.根據(jù)權利要求6所述的動態(tài)分簇方法,其特征在于:新的簇接收所述移動節(jié)點的申請f目息，申請彳目息在新的族內(nèi)以網(wǎng)絡約定的功率廣播，且只是單跳傳播。
【文檔編號】H04W84/18GK103634870SQ201310666189
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權日:2013年12月10日
【發(fā)明者】張興 申請人:遼寧工業(yè)大學