通信半径确定方法、通信系统及无线传感器的制作方法

专利名称：通信半径确定方法、通信系统及无线传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信半径确定方法、通信系统 及无线传感器。
背景技术：
随着无线传感器技术、嵌入式技术以及低功耗无线通信技术的发展，生 产具备感应、无线通信以及信息处理能力的微型无线传感器已成为可能。这
些廉价的、低功耗的微型无线传感器共同组织成无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs )，通过各无线传感器节点(简称节点)间的相互协 作，将其监测和感应的多种环境信息(如温度、湿度等)传送到基站进行处 理。
由于无线传感器网络 一 般具有较大的节点密度以及较弱的节点移动性 (部署后无线传感器节点一^:不再移动)，同时，由于受到成本以及体积等原 因的限制，节点能量极其有限。特别是在很多应用中，无线传感器节点被部 署在敌后或者环境恶劣的地区，节点能量无法得到补充，因此，如何延长无 线传感器节点的工作寿命成为无线传感器网络设计必须要考虑的关键因素之
现已提出的综合能量有效分簇(Hybrid, Energy-E伍cient, Distributed clustering approach, HEED)算法利用主、次两个参数从众多的无线传感器节 点中选择无线传感器簇头节点(简称簇头)，由簇头将普通无线传感器节点发 来的数据汇聚处理后发往基站，降低了数据量，节省了网络能量消耗，在一 定程度上延长了无线传感器节点的工作寿命。
在对现有技术的研究和实践过程中，发明人发现现有技术存在以下问题 HEED算法考虑了簇内通信代价，采用依赖于簇内通信代价的次参数选 择簇头，但是HEED算法在簇间通信(所谓簇间通信是指簇头之间的通信) 时，却采用全网统一大功率发，即簇间采用全网统一的通信半径进行通信，该通信半径大约6Rc (Rc为簇半径)，但是通常两个簇头之间的距离要小于 6Rc,釆用全网统一的通信半径，则极大的增加了这两个簇头的簇间通信能耗， 造成能量浪费。

发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种通信半径确定方法、通信系 统及无线传感器，能够对簇间通信功率进行调整，降低簇间通信能耗。
为解决上述技术问题，本发明所提供的实施例是通过以下技术方案实现
的
本发明实施例才是供了一种通信半径确定方法，若簇头发生更新，包括 第一簇头替代者获取与第二簇头之间的通信距离dl; 所述第一簇头替代者获取所述第二簇头与第二簇头替代者之间的通信距 离d2;
所述第一簇头替代者根据通信距离dl和通信距离d2,确定与所述第二簇 头替代者之间的通信半径dx。
本发明实施例还一是供了一种无线传感器，包括
第一距离获取单元，用于获取与第二簇头之间的通信距离dl;
第二距离获取单元，用于获取所述第二簇头与第二簇头替代者之间的通 信距离d2;
通信半径调整单元，用于根据所述通信距离dl和所述通信距离d2，确定 与所述第二簇头替代者之间的通信半径dx。
本发明实施例进一步提供了一种通信系统，包括第一簇头替代者和第 二簇头替代者；
若簇头发生更新，第一簇头替代者获取与第二簇头之间的通信距离dl; 所述第一簇头替代者获取所述第二簇头与第二簇头替代者之间的通信距 离d2;
所述第一簇头替代者根据通信距离dl和通信距离d2,确定与所述第二簇 头替代者之间的通信半径dx。
上述技术方案具有如下有益效果在本发明实施例提供的技术方案中，若簇头发生更新，更新后的第一簇 头替代者要向更新后的第二簇头替代者发送数据时，不再使用全网统一的通 信半径，而是由第 一簇头替代者根据获取到的其与第二簇头之间的通信距离 dl,以及第二簇头与第二簇头替代者之间的通信距离d2，确定与第二簇头替 代者之间的通信半径dx(即，发射功率)，因此，本发明实施例提供的技术方 案实现了对簇间通信功率的控制，降低了簇间通信能耗。


图1为本发明实施例提供的簇头选举方法流程图； 图2为本发明实施例提供的簇间多跳路由建立方法流程图； 图3为本发明第一实施例提供的通信半径示意图； 图4为本发明第一实施例提供的簇间通信半径确定方法流程图； 图5为本发明第二实施例4是供的通信半径示意图； 图6为本发明第二实施例提供的簇间通信半径确定方法流程图； 图7为本发明第三实施例提供的簇间通信半径确定方法流程图； 图8为本发明实施例提供的无线传感器组成示意图。
具体实施例方式
为使本发明实施例的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照 附图对本发明实施例提供的技术方案进行详细说明。
在本发明实施例中，无线传感器节点简称为节点，无线传感器簇头节点 简称为簇头。
为了能够对簇间通信功率进行调整，降低簇间通信能耗，本发明实施例 提供了一种簇间通信半径确定方法，该方法包括第一簇头替代者获取与第 二簇头之间的通信距离dl;所述第一簇头替代者获取所述第二簇头与第二簇 头替代者之间的通信距离d2;所述第一簇头替代者根据通信距离dl和通信距 离d2,确定与所述第二簇头替代者之间的通信半径dx。
在本发明实施例提供的技术方案中，若簇头发生更新，更新后的第一簇头替代者要向更新后的第二簇头替代者发送数据时，不再使用全网统一的通 信半径，而是由第 一簇头替代者根据获取到的其与第二簇头之间的通信距离 dl,以及第二簇头与第二簇头替代者之间的通信距离d2，确定与第二簇头替 代者之间的通信半径dx(即，发射功率)，因此，本发明实施例提供的技术方 案实现了对簇间通信功率的控制，降低了簇间通信能耗。
由于无线传感器网络工作过程包括簇头选举过程，簇间多跳路由建立 过程，以及蔟间通信过程，因此，本发明实施例提供的无线传感器网络工作 方法也将分上述几个方面分别进行详细介绍。
为了使簇头均匀分布于整个无线传感器网络中，本发明实施例提供了一 种簇头选举方法。请参见图1，为本发明实施例提供的簇头选举方法流程图， 当无线传感器网络进入初始化阶段后，该方法包括
步骤101:节点检查自己收到的邻居信息中，是否包含已经是簇头的节点 的信息，如果有，则进入步骤102，否则，进入步骤108;
其中，无线传感器网络中的每个节点通过邻居信息的广播来获得其他节 点的邻居信息，并且，每个节点广播的邻居信息中会包括标识该节点是否为 簇头的变量。假设变量MY一clusterhead用于标识节点是否成为簇头，则接收 邻居信息的节点通过检查自己收到的邻居信息中变量MY—clusterhead的取 值，即可得知该邻居节点是否已经成为簇头。
步骤102:节点从已经是簇头的节点中，选择出邻居广播信号强度均值 凡—最大的一个簇头；
步骤103:节点判断步骤102中选择出的簇头是否为自己，如果是，则进 入步骤104,如果否，则进入步骤105;
在实际应用中，节点通过判断用于标识节点是否为簇头的变量 MY—clusterhead是否等于节点自身的ID,即可确定选择出的簇头是否为自己。 节点亦可采用其他方式判断选择出的簇头是否为自己，上述实际应用不应视 为对本发明实施例的限制。
步骤104:节点判断自己成为簇头的概率Ov。6是否为1,如果是l,则 进入步骤106,如果不是l,则进入步骤107;其中，Ov。6的计算公式为,C油，，C滅为无线传感器网络中
初始簇头比例，如5%,即100个节点中有5个簇头，五，血。/为节点剩余能量， 五m以为节点初始能量。
步骤105:节点判断自己成为簇头的概率Ov。6是否为1，如果是l,则 进入步骤106，如果不是l，但C7v。6大于随机产生的介于1和尸一之间的任 意数，则进入步骤107;
其中，尸^是为了保证簇头选举迭代在有限次内完成，通常取值为io-4。
步骤106:节点广播自己为最终簇头的信息，并退出迭代。节点广播自己 为最终簇头的信息包括节点ID及其A一，；
步骤107:节点广播自己为候选簇头及其i 。—，并将C/v。6值赋给C", 保存，C/v。6自身加倍(即，C/v。6*2)，等待下一次簇头选举；
步骤108:节点将GV。6值赋给C;v^保存，Ov。6自身加倍(即，GV。,2 ), 等待下一次簇头选举。
以上为本发明实施例提供的簇头选举方法，因为采用了 C/v。6和^—两 个参数选举蔟头，均衡了网络负载，使簇头分布更均匀。
在本发明实施例中，当初始化阶段簇头选举完成之后，簇头进一步将其 节点号i殳为蔟号(Cluster IDentifier, CID ),并且初始化选举出的蔟头采用全 网统一的通信半径(比如，6Rc)进行通信。
虽然簇头可以与基站直接进行通信，但是在大规模无线传感器网络中， 当距离基站较远的簇头向基站传输数据时，如果簇头将数据直接一跳传输到 基站，则该簇头必须使用很大的功率(即，通信半径血)，才能保证将数据一 跳通信到基站，如果该簇头有很多的数据需要传输，采用一跳传输到基站的 方式，很容易使得该簇头能量耗尽而死亡。
为了延长簇头寿命，本发明实施例还提供了 一种簇间多跳路由建立方法， 请参见图2,该方法包括
步骤201:基站(CID通常为0)以一定的功率向周围节点发送路由请求 包(Route Request Packet ， RREQ );步骤202:接收到RREQ的簇头判断是否为第一次收到该RREQ，如果是 第一次收到，则进入步骤203,如果否，则抛弃该RREQ;
步骤203:簇头将自己的蔟号加入RREQ，记录上两跳蔟头信息，该信息 至少包括上两跳簇头的簇号，并按照一定的发射功率，继续向前广播该 RREQ,直到距离基站最远的簇头也完成了上述过程，簇间多跳路由建立过程 结束。
其中，簇头记录上两跳簇头信息的原因在于簇头在向基站发送数据的 过程中，若该簇头的上一跳簇头失效，则该簇头可以调整功率让上上跳簇头 转发数据，而如果簇头只记录了上一跳簇头的信息，则在上一跳簇头失效时， 簇头必须使用很大的功率向基站传输数据，导致簇头能量消耗很大。由此可 见，记录上两跳簇头的信息能够更好的延长簇头的工作寿命。
在簇间多跳路由建立过程结束后，当簇头有数据要向基站传输时，只要 查找多跳路由记录，并逆转该多跳路由记录，即可通过多跳方式将数据传输 到基站，节省了簇头的通信能耗，延长了簇头的寿命。
以下举例说明本发明实施例中逆转路由记录的含义。比如，若簇间多跳 路由建立过程结束后，簇头(CID=5)保存的路由记录为基站(CID=0)—— >簇头(CID=1 )——>簇头(CID=2 )——>簇头(CID=5 ),则当簇头(CID=5 ) 有数据要向基站传输时，簇头(CID=5)通过逆转路由记录将原来保存的路由 记录转变为簇头(CID=5)——>簇头(CID=2)——>簇头(CID=1)——> 基站(CID=0 ),簇头(CID=5 )先将数据传输给簇头(CID=2 ),再由簇头(CID=2 ) 传输给簇头(CID=1),最后由簇头(CID=1)传输给基站(CID=0),由此可 见，簇头(CID=5)的数据通过多跳路由发送至基站，节省了簇头(CID=5) 的通信能耗，延长簇头(CID=5)的寿命。
以上为本发明实施例提供的多跳路由建立方法，该方法采用路由请求的 方式，为每一个簇头建立了一条按簇号寻路到达基站的多跳固定路由，延长 了簇头的工作寿命。
为了无线传感器网络的健壮性，需要对簇头进行周期性的更新，而以簇 头为核心建立的簇，在簇头更新后节点数及区域范围会有一定的变化，但是，由于本发明实施例提供的簇头选举方法选举出来的簇头比较均匀地分布在整 个无线传感器网络中，因此，网络负载比较均衡，使得簇头更新后节点数及
区域范围的变化很小，因此，本发明实施例提出了准固定路由(Quasi Fixed Route, QFR),即当簇头发生周期性更新时，可以只由上一轮的簇头将自己 的簇号以及多跳路由记录发送给它的替代者。另外，考虑到时间长了，网络 拓朴的变化及QFR的鲁棒性，进一步，可以隔一定时间再对已建立的簇间多 跳路由进行更新。
在本发明实施例中，簇头周期性更新采用了两种方式交替进行 一种是 按照网络初始化阶段时采用的簇头选举方法，对簇头进行更新，即迭代产生 新的簇头，另一种方式是由老簇头直接选择新簇头。通常是在网络初始化时， 釆用第一种方式，接下来采用第二种方式，间隔一段时间后，为了网络的健 壮性，再开始采用第一种方式重新选举簇头。其中，若由老簇头直接选择新 簇头，则老簇头是根据邻居信息，从其选出的活动节点中查找剩余能量最大 的一个活动节点作为其替代者，也就是新簇头。
当簇头发生更新后，若更新后的簇间仍然采用全网统一的通信半径(比 如，6Rc)进行通信，则会增加簇间的通信能耗，而想要降低簇间通信能耗， 则必须明确簇间通信的主要能耗来源。
请参见式l-l, 1-2, 2-1， 2-2,为本发明实施例的簇间通信能耗模型，其 中，式l-l和l-2为簇头发送数据时的能耗，式2-l和2-2为簇头接收数据时 的能耗
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五""=4, (2-2) 由上述簇间通信能耗模型，以及簇间实际通信过程可知，簇头发送、接 收数据的能耗与无线收发电路能耗￡*，放大器能耗￡&_，，传送距离/，及 传送数据包长度t以及通信半径血等参数有关。而能耗参数￡*, ，受
硬件限制，传送距离/，及传送的数据包长度A:,由应用场合决定，因此，在本发明实施例中，将这几个参数视为常数。
但是，通信半径血却是一个充满矛盾的参数，因为血决定无线传感器网 络的连通性，血越大连通性越好，而另一方面，血与簇头发送及接收数据的 能耗相关，并且，血越小越节省能量。
为折中这种矛盾，本发明实施例针对周期性或者非周期性更新的簇头， 提供了 一种簇间通信半径确定方法。
假设簇头A，簇头C是两个上一轮簇头，即分别为前任簇头，而簇头B， 簇头D分别是它们的替代者，即分别为当前簇头，当簇头B要向簇头D发送 数据时，该方法包括簇头B获取与簇头C之间的通信距离dl，以及获取蔟 头C与簇头D之间的通信距离d2，并根据通信距离dl和通信距离d2，确定 与簇头D之间的通信半径dx。
在本发明实施例提供的技术方案中，当簇头B要向簇头D发送数据时， 不再使用全网统一的通信半径6Rc，而是由簇头B根据获取到的与簇头C之 间的通信距离dl,以及簇头C与簇头D之间的通信距离d2,确定与簇头D 间的通信半径dx(即，发射功率)。因此，本发明实施例提供的技术方案实现 了对簇间通信功率的控制，降低了簇间通信能耗。
请参见图3，为本发明第一实施例提供的通信半径示意图，该图假设了一 种特殊情况，即蔟头A，簇头B,簇头C,簇头D四个节点在同一条直线上。
请参见图4,为本发明第一实施例针对图1所示情况提供的蔟间通信半径 确定方法流禾呈图，该方法包4舌
步骤401:当簇头发生更新时(即，当簇头A接收到基站广播的簇头更 新报文时，比如，CMD—HEADERS—UPDATE报文)，蔟头A将其与簇头C之 间的通信距离A以及，簇头C和簇头D之间的通信距离&发送给它自己的 替代者簇头B;
其中，两个直接通信的节点，包括簇头，可以利用Friss公式及物理层 参数(比如天线增益)，估算出之间的通信距离，在本发明实施例中，d是蔟 头C在和簇头A通信时，由簇头C确定并通过应答包主动发送给簇头A的， 而通信距离W也是由簇头C确定并通过应答包主动发送给簇头A的。步骤402:在簇头A和簇头B在通信过程中，也就是蔟头A将6/和W 发送给簇头B的过程中，簇头B能够确定出与簇头A之间的通信距离
步骤403:簇头B依据公式(3),确定得到与簇头D的通信半径血； W,+(i ，血=^+^ (3)
为了保证全网覆盖，每个簇之间通常存在交叠，因此，血=^ +^+^/的最 大值为两个簇直径的和4Rc，因此，采用本发明第一实施例提供的技术方案得 到的通信半径dx^4Rc,比簇间通信半径为6Rc的HEED算法节省能耗。
请参见图5，为本发明第第二实施例提供的通信半径示意图，该图中簇头 A，簇头B,簇头C,簇头D四个节点不在同一条直线上。
请参见图6,为本发明第二实施例针对图5所示情况提供的蔟间通信半径 确定方法流禾呈图，该方法包4舌
步骤601:当簇头发生更新时，簇头A的替代者簇头B在邻居列表中查 找与簇头C之间的通信距离W，其中，邻居列表用于存放邻居信息；
本发明实施例中，在簇头发生更新之前，当簇头A完成簇内信息汇聚后， 簇头A会选出一些剩余能量超过门限值(也就是剩余能量比较多)的节点作 为活动节点，其余节点进入〗木眠状态。由于簇头A和簇头C通信时，活动节 点可能会旁听到簇头C发来的信息，并且，旁听到簇头C消息的活动节点可 以根据Friss公式获得与簇头C之间的通信距离，而在本发明实施例中，簇头 A的替代者簇头B是簇头A根据邻居信息，从活动节点中选择出的剩余能量 最大的一个节点，因此，如果簇头B是旁听到簇头C消息的活动节点，则簇 头B的邻居列表中则会保存有与簇头C之间的通信距离W。同理，簇头C的 替代者簇头D是蔟头C根据邻居信息，从活动节点中选择出的剩余能量最大 的一个节点。
步骤602:簇头B依据公式(4),确定与簇头D之间的通信半径dx，其 中，W的获取方式与本发明第一实施例相同，此处不再赘述。
血=^+& (4)
由上述分析过程可知，本发明第二实施例存在限制条件，只有在簇头C 通信半径范围内的活动节点，才会旁听到簇头C的信息，否则就旁听不到，这样就无法保证簇头B肯定记录有W。因此，在实际应用中，若簇头B查找 不到通信距离W，则可以采用本发明第一实施例提供的方法调整通信半径。 或者，本发明第三实施例还提出了一种簇间通信半径确定方法，该方法是对 本发明第二实施例的一种改进。
图7为本发明第三实施例提供的通信半径示意图。本发明第三实施例提 供的簇间通信半径确定方法利用活动节点，估算簇头B与簇头C之间的通信 距离W,进而当簇头B查找不到通信距离W时，可以采用公式(5)计算通 信距离W,然后再采用公式(4)调整通信半径血，公式(4)为三角形余弦 定理，角度0是^/和t/之间的夹角。
dl =々2+c/02-厕O cos i9 ( 5 )
其中，A W以及W的获取方式与本发明第一实施例相同，此处不再赘述。
以下详细介绍角度P的计算方法。在簇头还未发生更新的时候，簇头A 它会选择一些剩余能量较大的节点作为活动节点(如图7中的节点E和节点 F),并让它们始终不休眠，因此，它们有可能旁听到簇头C发给蔟头A的信 息，并且，能够确定出与簇头C之间的通信距离EC和FC。当簇头发生更新， 簇头B代替簇头A成为新一轮的簇头时，簇头B发送查询命令，查找记录有 蔟头C信息的节点，如节点E和节点F,在簇内通信时，簇头B可以才艮据Friss 公式计算得到簇头B分别到节点E和节点F的通信距离BE和BF,节点E和 节点F之间的通信距离EF可以由节点E或者F确定并发送给簇头B,同时发 送给簇头B的还有EC和FC,当这些信息将汇集到簇头B后，簇头B则可计 算角度《。由图7可知，三角形ABEF, ACEF三边长度，因此，三角形的所 有参数都可以求得，在求得角ZBFE和角ZCFE后，可以依据P=ZBFE +ZCFE,计算得到角度P。
以上介绍了本发明实施例提供的通信半径确定方法，每个节点独立地执 行簇头选举方法和簇间通信半径确定方法。在本发明实施例提供的无线传感 器网络中，簇内通信按TDMA方式进行，由簇头为簇内成员节点分配时隙， 并汇聚成员节点的数据。而簇间在进行通信时，如果簇头想发送或中转数据，则按本发明实施例提供的簇间通信半径确定方法，确定通信半径，调整发送 功率，将数据按准固定多跳路由传输数据到基站，如果若某簇头发现它的下 一跳簇头失效，则继续查找路由记录，寻找失效簇头的下一跳，然后再多跳 传输数据到基站。因此，本发明实施例提供的通信半径确定方法中，能够动 态调整通信半径，即控制了簇间通信的功率，既保证了网络的连通性和数据 的可靠传输，又很好地节省了簇头通信能量消耗，延长了无线传感器网络的 生命期，进一步，由于本发明实施例提供的方法能够建立准固定多跳路由， 在保证数据可靠传输的同时，延长了簇头的工作寿命，
值得注意的是，本发明实施例提供的方法能够对簇间的通信功率进行控
制，但功率控制会带来隐藏节点问题，所谓隐藏节点问题是指两个蔟头在 向同一个簇头传输数据时，都没有侦察到对方在给这个簇头传输数据，因此， 两个簇头会同时向一个簇头传输数据，从而导致数据冲突，簇头收不到任何 一个簇头传输来的数据。
为解决上述隐藏节点的问题，本发明实施例提出了接收数据的簇头在接 收数据的同时，用 一个新的信道以一个大功率向周围节点周期性广播忙信号， 目的是告诉其它节点，暂时不要给该簇头发信息了，因为该簇头正在接收数 据。当接收数据的簇头以大功率广播一个接收忙信号，在很大范围内的节点 都会获知该簇头忙，这些节点就暂时不向该簇头发送数据，避免了数据碰撞， 解决了隐藏节点的问题。
领i或晋通4支术人贝可。 是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机
可读存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤
第一簇头替代者获取与第二簇头之间的通信距离dl;
所述第一簇头替代者获取所述第二簇头与第二簇头替代者之间的通信距 离d2;
所述第一簇头替代者根据通信距离dl和通信距离d2,确定与所述第二簇 头替代者之间的通信半径dx。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。本发明实施例还4是供了一种无线传感器，请参见图8,包括 第一距离获取单元801,用于获取与第二簇头之间的通信距离dl; 第二距离获取单元802,用于获取所述第二簇头与第二簇头替代者之间的 通信距离d2;通信半径调整单元803,用于根据所述通信距离dl和所述通信距离d2, 确定与所述第二簇头替代者之间的通信半径dx。在实际应用中，上述第一距离获取单元801可以有以下几种实现方式 第一种实现方式，第一距离获取单元801包括第一子单元，用于获取第一簇头发送来的所述第一簇头与所述第二簇头 之间的通信距离d;第二子单元，用于确定与所述第一簇头之间的通信距离dO; 第三子单元，用于才艮据所述通信距离d和dO,确定所述通信距离dl。 其中，第三子单元可以按照本发明第二和第三实施例提供的公式确定dl。 第二种实现方式中，所述第一距离获取单元801具体为第一距离查找单元所述第一距离查找单元，用于在邻居表中查找与所述第二簇头之间的通 信距离dl。进一步，如果簇头周期更新是由每个老簇头选择新簇头，则所述无线传 感器需要进一步包括活动节点选择单元，用于选择剩余能量超过门限值的无线传感器节点作 为活动节点；新簇头选择单元，用于从所述活动节点中选择剩余能量最大的活动节点 作为其代替者。以上对本发明所提供的一种通信半径确定方法、通信系统及无线传感器 进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想， 在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1、一种通信半径确定方法，其特征在于，若簇头发生更新，包括第一簇头替代者获取与第二簇头之间的通信距离d1；所述第一簇头替代者获取所述第二簇头与第二簇头替代者之间的通信距离d2；所述第一簇头替代者根据通信距离d1和通信距离d2，确定与所述第二簇头替代者之间的通信半径dx。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述第一簇头替代者获取与 第二簇头之间的通信距离具体包括所述第 一簇头替代者获取第 一簇头发送来的所述第 一簇头与所述第二簇 头之间的通信距离d,并确定其与所述第一簇头之间的通信距离d0;所述第一簇头替代者根据所述通信距离d和d0，确定所述通信距离dl。
3、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述第一簇头替代者获取与 第二簇头之间的通信距离dl具体包括所述第一簇头替代者在邻居表中查找与所述第二簇头之间的通信距离dl。
4、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述第一簇头，所述第一 簇头替代者，所述第二簇头及所述第二簇头替代者在一条直线上，则所述第 一簇头替代者根据所述通信距离d和d0,确定所述通信距离dl具体为所述第一簇头替代者用所述通信距离d加上通信距离d0,得到所述通信 距离dl。
5、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述第一簇头，所述第一 簇头替代者，所述第二簇头及所述第二簇头替代者不在一条直线上，则所述 第一簇头替代者根据所述通信距离d和d0，确定所述通信距离dl具体为所述第一簇头替代者依据三角形余弦定理，得到所述通信距离dl。
6、 如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一簇头 替代者获取所述第二簇头与第二簇头替代者之间的通信距离d2具体包括所述第 一簇头替代者获取第 一簇头发送来的所述第二簇头与第二簇头替 代者之间的通信距离d2。
7、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通信距离d和d2由第 二簇头确定并发送给所述第 一簇头。
8、 如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一簇头 替代者是所述第一簇头从其已选出的活动节点中选择出的剩余能量最大的活 动节点；第二簇头替代者是所述第二簇头从其已选出的活动节点中选择出的 剩余能量最大的活动节点。
9、 如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述第一簇头选择第一簇 头替代者后，所述方法进一步包括第一簇头替代者接收所述第一簇头发送的第一簇头的簇号及多跳路由记 录信息。
10、 如权利要9所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括 所述第一簇头替代者逆转所述多跳路由记录信息，并按照逆转后的多跳路由记录向基站传输数据。
11、 如权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述第一簇头在第一次收到路由请求包时，由所述第一簇头记录的包 括上两跳簇头信息的多跳路由记录信息，并将所述路由请求包向其周围的节 点广播。
12、 如权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，第一簇头和 第二簇头是利用邻居广播信号强度均值和每个节点成为簇头的概率选择出 的。
13、 一种无线传感器，其特征在于，包括 第一距离获取单元，用于获取与第二簇头之间的通信距离dl;第二距离获取单元，用于获取所述第二簇头与第二簇头替代者之间的通 信距离d2;通信半径调整单元，用于才艮据所述通信距离dl和所述通信距离d2，确定 与所述第二簇头替代者之间的通信半径dx。
14、 如权利要求13所述的无线传感器，其特征在于，所述第一距离获取 单元具体包括第一子单元，用于获取第一簇头发送来的所述第一簇头与所述第二簇头之间的通<言3巨离d;第二子单元，用于确定与所述第一簇头之间的通信距离d0; 第三子单元，用于根据所述通信距离d和d0,确定所述通信距离dl。
15、 如权利要求13所述的无线传感器，其特征在于，所述第一距离获取 单元具体为第 一距离查找单元所述第一距离查找单元，用于在邻居表中查找与所述第二簇头之间的通 信距离dl。
16、 如权利要求13至15中任一项所述的无线传感器，其特征在于，所 述无线传感器进一步包括活动节点选择单元，用于选择剩余能量超过门限值的无线传感器节点作 为活动节点；新簇头选择单元，用于从所述活动节点中选择剩余能量最大的无线传感 器节点作为其代替者。
17、 一种通信系统，其特征在于，包括第一簇头替代者和第二簇头替 代者；若簇头发生更新，第一簇头替代者获取与第二簇头之间的通信距离dl; 所述第一簇头替代者获取所述第二簇头与第二簇头替代者之间的通信距 离d2;所述第一簇头替代者才艮据通信距离dl和通信距离d2,确定与所述第二簇 头替代者之间的通信半径dx。
18、 如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述第一簇头替代者包括 第一距离获取单元，用于获取与第二簇头之间的通信距离dl;第二距离获取单元，用于获取所述第二簇头与第二簇头替代者之间的通 信距离d2;通信半径调整单元，用于才艮据所述通信距离dl和所述通信距离d2，确定 与所述第二簇头替代者之间的通信半径dx。
19、 如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述第一距离获取单元具体包括第 一子单元，用于获取第 一簇头发送来的所述第 一簇头与所述第二簇头 之间的通^^巨离d;第二子单元，用于确定与所述第一簇头之间的通信距离d0; 第三子单元，用于才艮据所述通信距离d和d0,确定所述通信距离dl。
20、 如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述第一距离获取单元具 体为第一距离查找单元所述第一距离查找单元，用于在邻居表中查找与所述第二簇头之间的通 信距离dl。
21、 如权利要求18至20中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一 簇头替代者进一步包括活动节点选择单元，用于选择剩余能量超过门限值的无线传感器节点作 为活动节点；新簇头选择单元，用于从所述活动节点中选择剩余能量最大的活动节点 作为其代替者。
全文摘要
本发明公开了一种通信半径确定方法、通信系统及无线传感器。本发明方法包括若簇头发生更新，包括第一簇头替代者获取与第二簇头之间的通信距离d1；所述第一簇头替代者获取所述第二簇头与第二簇头替代者之间的通信距离d2；所述第一簇头替代者根据通信距离d1和通信距离d2，确定与所述第二簇头替代者之间的通信半径dx。本发明具有以下效果本发明实施例提供的技术方案实现了对簇间通信功率的控制，降低了簇间通信能耗。
文档编号H04B7/26GK101604994SQ20081010042
公开日2009年12月16日 申请日期2008年6月11日 优先权日2008年6月11日
发明者刘桂英, 屈玉贵, 张英堂, 赵宝华, 杰 郑, 郭淑杰 申请人:华为技术有限公司