专利汇可以提供提升分布式多跳网络可用性的分簇管理方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种提升分布式多跳网络可用性的分簇管理方法,主要解决 现有技术 中大规模网络 节点 组网混乱、控制开销大的问题。其实现方案包括:簇的生成和簇的维护,其中簇的生成步骤为:首先,由节点根据自身电量百分比随机性参与竞争簇头;其次,通过权值最优原则选取网络中的簇头节点;然后,由簇头节点及已入簇的簇内节点周期性广播簇域信息以使簇外节点入簇;簇的维护步骤为:1)簇头节点按照相似度最佳原则选取备用簇头节点,通过差速同步方式实现主从簇头节点信息同步;2)备用簇头节点对簇头节点存活状况进行检测,按需行使簇头节点功能。本发明提高了网络性能,保证了网络的 稳定性 ,可用于大规模网络组织结构层次划分和维护。,下面是提升分布式多跳网络可用性的分簇管理方法专利的具体信息内容。
1.一种提升分布式多跳网络可用性的分簇管理方法,其特征在于:包括如下:
(1)网络中节点根据自身电量百分比信息随机性参与竞争簇头;
(2)根据节点的交互信息,按照权值最优原则选取网络中的簇头节点;
(3)簇头节点同时执行(4)和(5);
(4)簇域信息扩散及簇外节点入簇:
(4a)簇头节点广播簇域信息,该信息包括簇头节点ID、簇内节点数目、簇的簇域范围、节点簇内时钟等级;
(4b)簇外节点接收广播的簇域信息并保存下来后,先根据簇的簇域范围确定自己是否可入簇的簇集合,再按照簇内节点数最小原则从可入簇的簇集合中选择最优簇进行入簇;
(4c)簇外节点入簇后周期性广播簇域信息,以使簇域信息向外扩散;
(5)簇域维护:
(5a)簇头节点按照相似度最佳原则选取备用簇头节点,以差速同步方式实现主从簇头节点信息同步;
(5b)备用簇头节点对簇头节点存活状况进行检测,按需行使簇头节点功能。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述(1)的实现如下:
(1a)计算节点电量百分比s:
其中,e表示节点电池当前电量,v表示节点电池容量;
(1b)根据节点电量百分比s计算成簇检测门限P:
P=exp[In(c)*s]
其中,In(c)为扩增因子,使得成簇检测门限P随电量百分比s呈指数增长,即电量百分比越高的节点成簇检测概率越大;
(1c)进行成簇随机性检测:
(1c1)借助随机数函数rand()生成一个0-(t×c)的随机数R:R=rand()%(t×c);
其中,rand()函数是C语言中产生随机数的一个随机函数,t在0.6-0.8范围取值;
(1c2)依据随机数R和成簇检测门限P,得到随机性检测结果result:
其中,result是一种布尔型数据类型,true表示结果为真,false表示结果为假;
(1c3)根据随机性检测结果确定节点竞争簇头操作:
若随机性检测结果result为true,则节点参与竞争簇头;
否则,执行(1c4);
(1c4)判断节点是否满足连续3-5轮没有参与竞争簇头的竞争保护条件:
如果满足竞争保护条件,则节点参与竞争簇头;
如果不满足竞争保护条件,则节点不参与竞争簇头。
3.根据权利要求1所述的方法,其中(2)中按照权值最优原则选取网络中的簇头节点,实现如下:
(2a)确定节点各成簇权值参数数值:
(2a1)确定节点的邻居节点中未入簇的节点数d,计算其度数与理想节点度数D之差的绝对值,即d'=|d-D|;
(2a2)确定节点两跳范围中未入簇的节点数目m,根据m值预估节点作为簇头的簇域范围range,计算预估簇域节点数目M'和理想簇域节点数目M之差的绝对值,即m'=|M'-M|,其中:
(2a3)根据节点的邻节点信息,计算出成簇均衡因子S':
其中K为节点的邻节点个数,xi为节点的第i个邻节点的度
数,D为理想节点度数;
(2b)根据成簇权值参数数值计算成簇权值W:
W=a×d'+b×m'+c×S'+x
其中,a,b,c为不同数值的权重因子,且a+b+c=1,d',m',S'为(2a)中求得的成簇权值参数,x为辅助参数;
(2c)节点将成簇权值W及节点与邻节点中成簇最小权值Wmin放到勤务帧中,周期性地向周围广播勤务帧,该勤务帧是指节点间信息交互的一种hello数据包,用于添加节点交互的有用信息;
(2d)未入簇节点接收邻节点勤务帧,保存邻节点的Wmin,并计算以本节点为中心的两跳范围最小成簇权值W2_min;
(2e)未入簇节点先判断本节点成簇权值W是否同两跳范围最小成簇权值W2_min相等,再判断成簇权值W是否小于或等于设定的成簇门限WHT:
若这两个成簇检测条件均满足,则竞争簇头成功,即将满足这两个成簇检测条件的节点作为簇头节点;
否则,竞争簇头失败。
4.根据权利要求1所述的方法,其中(4a)中簇头节点广播簇域信息,是指簇头节点将其所在簇的簇头节点ID、簇内节点数目、簇的簇域范围、节点簇内时钟等级这些信息通过无线信道发送出去,便于簇域的发现。
5.根据权利要求1所述的方法,其中(4b)中根据簇的簇域范围确定自己是否可入簇的簇集合,是指节点根据本地保存的邻节点时钟等级信息计算到达簇头的最近距离跳数,若节点到达簇头的最近距离跳数小于或等于该簇域的簇域范围range,则该簇是节点可加入的簇。
6.根据权利要求1所述的方法,其中(4b)按照簇内节点数最小原则从可入簇的簇集合中选择最优簇进行入簇,是指对于可入簇的簇集合,选取其中簇内节点数最少的簇作为最优簇进行入簇,并向簇头发送入簇信息。
7.根据权利要求1所述的方法,其中(5a)中簇头节点按照相似度最佳原则选取备用簇头节点,实现如下:
(5a1)确定簇头节点的邻节点个数n;
(5a2)计算簇头节点的同簇邻节点nodei相似率same_ratei:
same_ratei=m/n
其中,m为簇头节点与同簇邻节点nodei的重叠节点个数;
(5a3)根据同簇邻节点nodei的相似率same_ratei和电量百分比si计算备用节点权重Ws_i:
Ws_i=g×same_ratei+l×si
其中,g,l为不同数值的权重因子,且g+l=1;
(5a4)簇头节点在同簇邻节点中找到最大备用节点权重Ws_max对应的备用节点slave_idnew;
(5a5)备用节点slave_idnew在同时满足以下两个条件下执行更新:
条件1:备用节点slave_idnew与已有的备用节点slave_idold不相等;
条件2:Ws_max>=rateHT且Ws_max-Ws_old>=rateST;
其中,rateHT和rateST分别为备用节点更新检测设定的硬门限和软门限,用于防止在节点移动场景下备用簇头节点频繁变更;Ws_max为备用节点slave_idnew对应的备用节点权重,Ws_old为已有的备用节点slave_idold对应的备用节点权重。
8.根据权利要求1所述的方法,其中(5a)中以差速同步方式实现主从簇头节点信息同步,步骤如下:
(5a6)主簇头节点以如下两种方式同时向备用簇头节点发送同步信息:
方式1:主簇节点以周期T1定时向备用簇头节点发送完整簇内数据信息;
方式2:主簇节点以周期T2定时向备用簇头节点发送间隔内数据更改信息;
其中,T1为主簇头节点发送完整簇内数据周期,T2为主簇头节点在间隔内数据更改发送周期,T1的数值要远大于T2,即T1的取值为T2的3-6倍;
(5a7)备用簇头节点根据接收的同步信息,比较簇头产生同步信息时间t1和本地数据更新时间t2大小:
若t1>t2,则执行(5a8),并令t2=t1;
否则,不执行数据更新操作。
(5a8)根据同步信息类型执行如下更新操作:
若同步信息是簇头节点完整的簇内数据信息,则通过同步信息直接替换本地簇内数据;
若同步信息是簇头节点间隔内数据更改信息,则通过同步信息更改本地簇内数据。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述(5b)的具体实现如下:
(5b1)设置主簇头节点存活的三个检测条件:
条件1:备用簇头节点检测到主簇头节点不在其邻节点中;
条件2:备用簇头节点子网网络序列号seq停止更新,且其邻节点中包含超过3-6个同簇节点;
条件3:备用簇头节点以时间间隔T连续3次向簇头发送心跳探测信息,但在6T时间内是未收到簇头响应;
(5b2)备用簇头节点检测主簇头节点是否依次满足存活的三个检测条件:
若满足,则判定簇头节点失效,备用簇头节点执行簇头节点功能,广播自己成为主簇头节点的消息;
否则,簇头节点仍然有效。
标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
---|---|---|
自组网中的数据发送及接收方法、装置、终端、存储介质 | 2020-05-08 | 457 |
多跳中继的分布式组网方法、系统、设备和存储介质 | 2020-05-08 | 764 |
基于区域摄像头的目标追踪方法、装置及系统 | 2020-05-08 | 117 |
基于物联网的室内定位数据处理方法、装置及系统 | 2020-05-11 | 327 |
分布式拼接系统整墙回显方法、装置及计算机设备 | 2020-05-08 | 129 |
一种进行切换的方法及设备 | 2020-05-08 | 355 |
一种实现OLT切片的方法及装置 | 2020-05-08 | 82 |
用于无线通信中的波束管理的技术 | 2020-05-08 | 735 |
DC-DC转换器,包括DC-DC转换器的供电系统以及用于控制DC-DC转换器的方法 | 2020-05-08 | 531 |
一种窃听环境下轮流中继网络的安全传输方法 | 2020-05-08 | 497 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。