专利名称：一种安全的无线传感器网络节点的自动分簇方法
技术领域：
本发明涉及无限传感器网络领域，尤其是一种节点的自动分簇方法，具体地说是一种安全的无线传感器网络节点的自动分簇方法。
背景技术：
目前，对于网络分簇的研究在理论意义和实际应用上有重大作用，目前已被应用于恐怖组织识别、组织结构管理等社会网络分析、新陈代谢网络分析、蛋白质交互网络分析和未知蛋白质功能预测、基因调控网络分析和主控基因识别等生物网络分析以及Web社区挖掘和基于主题词的Web文档分簇和搜索引擎等众多领域。目前，对于网络分簇的研究方法主要可以分为两类基于优化的方法 (optimization based method)和启发式方法(heuristic method)。前者将复杂网络分簇问题转化为优化问题，通过最优化预定义的目标函数来计算复杂网络的簇结构。例如，谱方法(spectral method)将网络分簇问题转化为二次型优化问题，通过计算特殊矩阵的特征向量来优化预定义的“截(cut)”函数。后者将复杂网络分簇问题转化为预定义启发式规则的设计问题。例如，被广泛引用的Girvan-Newman方法是以簇间连接的边介数(edge betweenness)应大于簇内连接的边介数为预定义的启发式规则来设计分簇的方法。随着传感技术的发展，人们开始将这一技术应用在计算机网络上。无线传感器网络是由多个传感器节点组成的面向任务的无线自组织网络，它具有协同处理能力强的优点，被广泛用于目标跟踪、环境监测等领域。实现网络节点的快速分簇，是实现无线传感器网络中各个节点的自制以及协同管理的必要前提。传统的分簇方法是从全局上将整个传感器网络进行分割，但是这需要对整个网络状态全局感知，而现实中，在网络传感器节点初始布局的时候，网络情况通常是未知的，因此传统的分簇方案的实用性较低。
发明内容
本发明的目的是针对传统的分簇方案的实用性较低的问题，提出一种安全的无线传感器网络节点的自动分簇方法。相较传统方法掌握网络整体状态的要求，本方法不需要了解整体网络状态，使得方法可以适应无线传感器系统的需求。在此方案中，将每个传感器节点作为一个agent，而每个agent与邻接节点通信， 利用本发明提出的FN改进优化方法，对自身进行分簇优化，最终得到无线传感器网络的分
簇结果。本发明的技术方案是一种安全的无线传感器网络节点的自动分簇方法，它包括以下步骤(1)建立无线传感器网络，为无线传感网络中所有的固定节点分配唯一标识号；(2)无线传感器中各节点向所在网络发送广播，广播自身节点的标识号，能够收到其他节点的标识号的，就将标识号来源的节点作为其邻居节点，并将自身标识号告知该邻
3居节点即标识号的发信节点； (3)各节点收到邻居节点的标识号信息，将该邻居节点的标识号在本地存储，然后各节点依据快速网络分簇优化方法即FN分簇优化方法进行分簇，即各节点计算包括自身节点和邻居节点中，与其邻居节点关联程度Q最大的节点标识号，然后用该标识号替换自身的标识号，同时将新的标识号告知邻居节点；
权利要求
1. 一种安全的无线传感器网络节点的自动分簇方法，其特征是它包括以下步骤(1)建立无线传感器网络，为无线传感网络中所有的固定节点分配唯一标识号；(2)无线传感器中各节点向所在网络发送广播，广播自身节点的标识号，能够收到其他节点的标识号的，就将标识号来源的节点作为其邻居节点，并将自身标识号告知该邻居节点即标识号的发信节点；(3)各节点收到邻居节点的标识号信息，将该邻居节点的标识号在本地存储，然后各节点依据快速网络分簇优化方法即FN分簇优化方法进行分簇，即各节点计算包括自身节点和邻居节点中，与其邻居节点关联程度Q最大的节点标识号，然后用该标识号替换自身的标识号，同时将新的标识号告知邻居节点；其中，A = (Aij)nxn是无线传感器网络的临界矩阵，k” kj是节点i、j的度即节点i、j 的邻居节点数，Q是一个自定义的标度，表示自身节点与邻居节点的连接紧密程度；(4)各节点接收到邻居节点标识号更新的信息，则重复步骤3，直到节点未接收到邻居节点的标识号或者更新次数达到设定值，则节点不再更新自身标识号；(5)、全网络中无节点更新自身标识号，则视作分簇结束，相同标识号的节点即认为在同一簇中，完成无线传感器网络节点的自动分簇。
2.根据权利要求1所述的安全的无线传感器网络节点的自动分簇方法，其特征在于 在首轮发送广播、存储邻居节点的标识号号之后，各节点统计自身的邻居数，同时告知邻居节点自身的邻居数，即连接节点数。
3.根据权利要求1所述的安全的无线传感器网络节点的自动分簇方法，其特征在于 在分簇过程中，若邻居节点无法连接上，则将该节点从邻居节点列表中删除。
4.根据权利要求1所述的安全的无线传感器网络节点的自动分簇方法，其特征在于 步骤4中，更新次数的设定值不少于50次。
5.根据权利要求1所述的安全的无线传感器网络节点的自动分簇方法，其特征在于 各节点在完成一次分簇方法后，进入睡眠模式，当其邻居节点的标识号变化时节点才会被唤醒，进行下一轮的分簇。
全文摘要
一种安全的无线传感器网络节点的自动分簇方法，首先，建立无线传感器网络，为无线传感网络中所有的固定节点分配唯一标识号；无线传感器中各节点向所在网络发送广播，计算包括自身节点和邻居节点中，与其邻居节点关联程度Q最大的节点标识号，然后用该标识号替换自身的标识号，同时将新的标识号告知邻居节点；重复更新，完成无线传感器网络节点的自动分簇。本发明相较传统的分簇方法需要对整个网络状态有所了解的局限性，本方法以节点个体开始进行地分簇优化方法有明显的优势，对于传感器节点的分簇结果能够达到所要求的效果。
文档编号H04W84/18GK102413178SQ201110359778
公开日2012年4月11日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者侯君, 戚湧, 李千目, 陆路 申请人:无锡南理工科技发展有限公司