CN102158983A

CN102158983A - 一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法

Info

Publication number: CN102158983A
Application number: CN2011101133295A
Authority: CN
Inventors: 王晓喃
Original assignee: Changshu Institute of Technology
Current assignee: Jiangsu Trigiant Sensing Technology Co ltd
Priority date: 2011-05-04
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2031-05-04
Also published as: CN102158983B

Abstract

本发明提供了一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，在所述6LoWPAN无线传感器网络中设置四类节点：IPv6接入路由器、簇首节点、簇内节点及孤立节点。所述簇内节点包括簇关联节点与普通簇内节点，所述簇首节点实现路由转发功能，普通簇内节点发送的数据首先发送到本簇簇首节点，簇首节点再将数据路由转发到目的节点；所述簇首节点、簇关联节点及IPv6接入路由器的拓扑结构为树状结构，IPv6接入路由器为树状结构的根节点，簇首节点及簇关联节点为树状结构的中间节点或叶子节点。

Description

一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法

技术领域

本发明涉及一种构建网络的实现***，尤其涉及的是一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法。

背景技术

随着下一代网络(IPv6网络)的不断成熟和发展，6LoWPAN无线传感器网络已成为未来发展的必然趋势。6LoWPAN无线传感器网络具有以下优势：

(1)IPv6是下一代互联网的协议标准，6LoWPAN无线传感器网络采用IPv6协议实现与下一代网络的全IP通信有助于推动无线传感器网络通信协议的标准化；

(2)IPv6的许多技术特点(如地址自动配置等)对大规模无线传感器网络的自组织管理提供了良好支持；

(3)IPv6网络的组网方式可以供无线传感器网络充分借鉴，使其成为无线传感器网络的一种合理拓展。

实现6LoWPAN无线传感器网络首先需要解决的关键问题就是如何构建6LoWPAN无线传感器网络体系结构，使IPv6地址配置功耗及路由功耗更少，延迟更短。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法。

技术方案：本发明公开了一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，在所述6LoWPAN无线传感器网络中设置四类传感器节点：IPv6接入路由器、簇首节点、簇内节点及孤立节点；

所述孤立节点为既没有标记为簇首节点也没有标记为簇内节点的传感器节点；

所述IPv6接入路由器用于连接6LoWPAN无线传感器网络与IPv6网络，使6LoWPAN无线传感器网络接入到IPv6互联网；

所述簇内节点包括簇关联节点与普通簇内节点，所述簇关联节点连接两个簇首节点，实现路由转发功能，只接收簇首节点转发的数据，不接收普通簇内节点发送的信息；普通簇内节点用于数据采集、数据处理以及数据监测，不进行路由转发；

所述簇首节点用于实现路由转发功能，普通簇内节点发送的数据首先发送到本簇簇首节点，簇首节点再将数据路由转发到目的传感器节点；

所述簇首节点、簇关联节点及IPv6接入路由器的拓扑结构为树状结构，IPv6接入路由器为树状结构的根节点，簇首节点及簇关联节点为树状结构的中间节点或叶子节点；

所述6LoWPAN无线传感器网络的路由通过簇首节点、簇关联节点及IPv6接入路由器构建的树状结构实现；

所述6LoWPAN无线传感器网络由一个以上的簇组成，每个簇包括一个簇首节点和一个以上的簇内节点，簇内节点在簇首节点的一跳范围内，拓扑结构为星形；

初始状态下，所述传感器节点均为孤立节点且具有唯一性的ID，每个传感器节点保存一个邻居节点记录表，记录表项包括两个域：邻居节点ID及邻居节点类型；

IPv6接入路由器及传感器节点在一跳范围内定期广播beacon帧，帧负载为节点的类型、邻居孤立节点的数量、邻居节点总数量以及深度值，如果传感器节点的类型为簇内节点，深度值为其所在簇簇首节点在树状结构中的深度值，孤立节点和没有加入到树状结构中的节点的深度值为-1，传感器节点通过接收邻居节点发送的beacon帧建立邻居节点记录表；

孤立节点收到任意一节点N发送的beacon帧后，如果孤立节点的邻居节点列表中不包含节点N的信息，则将节点N加入到其邻居列表中；如果孤立节点在规定时间内没有收到邻居列表中邻居节点的beacon帧，则将邻居节点从其邻居节点列表中删除；

簇内节点收到邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧后，选择邻居节点总数量最大的beacon帧转发给本簇簇首节点；

孤立节点建立邻居节点列表后，如果它的邻居节点包含簇首节点，则选择加入邻居簇首节点ID值最小的簇；如果孤立节点的邻居孤立节点数量大于其他邻居孤立节点的邻居孤立节点数量，或者其邻居孤立节点数量等于其他邻居孤立节点的邻居孤立节点数量且其ID值最小，则孤立节点建立簇，因此，可以尽可能减少簇的个数，从而减少簇树中簇首节点的数量，减少了路由路径的跳数，缩短了路由时间，降低了路由功耗；

传感器节点具有网络唯一性的ID值，传感器节点的链路层地址为其ID值；

当传感器节点电量小于预定值时，此传感器节点失效。

本发明所述方法中，孤立节点建立簇的过程如下：

步骤301：开始；

步骤302：孤立节点向邻居节点列表中所有邻居孤立节点发送簇加入请求命令帧；

步骤303：在规定时间内，判断邻居孤立节点是否收到多个孤立节点发送的簇加入请求命令帧，如果是，进行步骤304，否则进行步骤305；

步骤304：邻居孤立节点对比多个簇加入请求命令帧的源ID，向源ID最小的孤立节点返回一个簇加入响应命令帧，进行步骤306；

步骤305：邻居孤立节点向请求命令帧源ID(即发送数据帧的源节点的ID值，简称源ID)所标识的孤立节点返回一个簇加入响应命令帧；

步骤306：在规定时间内，判断孤立节点收到的簇加入响应命令帧的数量是否等于其邻居节点列表中邻居孤立节点的总数量，如果是，进行步骤307，否则进行步骤311；

步骤307：孤立节点向所有邻居孤立节点返回一个簇加入确认命令帧，同时将自己标识为簇首节点；

步骤308：在规定时间内，邻居孤立节点是否收到簇加入确认命令帧，如果是，进行步骤309，否则进行步骤311；

步骤309：邻居孤立节点将自己标识为簇内节点；

步骤310：孤立节点成功建立了簇；所述孤立节点转变为簇首节点或者簇内节点后，孤立节点的邻居节点收到孤立节点发送的beacon帧后，将邻居节点列表中的相应表项中的邻居节点类型域进行相应的更新；

步骤311：结束。

上述算法确保具有簇所包含的簇内节点的数量最大化，从而使簇的数量最小化，减少了路由路径的跳数，缩短了路由时间，降低了路由功耗；

本发明所述方法中，在规定时间内，如果簇首节点收到多个邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧，则采用下述步骤加入树状结构：

步骤401：开始；

步骤402：簇首节点查看收到的beacon帧，向邻居节点总数最大的邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送树加入请求控制帧；

步骤403：邻居簇首节点或者邻居簇关联节点收到树加入请求控制帧后，将簇首节点作为自己的子节点并记录下其ID值，同时向簇首节点返回一个树加入响应控制帧；

步骤404：簇首节点收到树加入响应控制帧后，将邻居簇首节点或者邻居簇关联节点作为自己的父节点并记录下其ID值；

步骤405：簇首节点加入树状结构；

步骤406：结束。

本发明所述方法中，在规定时间内，如果簇首节点没有收到任何邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧但是簇内节点收到了邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧，簇首节点则根据下列步骤加入树状结构：

步骤501：开始；

步骤502：簇首节点查看本簇簇内节点转发的beacon帧，向转发邻居节点总数最大的beacon帧的簇内节发送树加入请求命令帧，帧负载为邻居节点总数最大的beacon帧的源ID值；

步骤503：簇内节点收到树加入请求命令帧后，将簇首节点作为自己的子节点并记录下其ID值，同时向树加入请求控制帧负载中源ID标识的邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送树加入请求控制帧，向簇首节点返回一个树加入响应控制帧；

步骤504：邻居簇首节点或者邻居簇关联节点收到树加入请求控制帧后，将簇内节点作为自己的子节点并记录下其ID值，同时向簇内节点返回一个树加入响应控制帧；

步骤505：簇首节点收到树加入响应控制帧后，将簇首节点作为自己的父节点并记录下其ID值；

步骤506：簇首节点收到邻居簇首节点或者邻居簇关联节点返回的树加入响应控制帧后，将自己标识为簇关联节点，并将邻居簇首节点或者邻居簇关联节点作为自己的父节点，记录下其ID值；

步骤507：簇首节点加入树状结构；

步骤508：结束。

本发明所述方法中，在规定时间内，如果簇首节点及所有簇内节点都没有收到任何邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧，则根据下列步骤加入树状结构：

步骤601：开始；

步骤602：簇首节点向簇内节点发送请求命令帧，要求簇内节点转发收到了的邻居簇内节点发送的beacon帧；

步骤603：簇内节点收到请求命令帧后，选择邻居簇内节点所在簇簇首节点已经加入树状结构且邻居节点总数最大的beacon帧，将其转发给簇首节点；

步骤604：簇首节点向转发邻居节点总数最大的beacon帧的簇内节点发送树加入请求命令帧，帧负载为邻居节点总数最大的beacon帧的源ID；

步骤605：簇内节点收到树加入请求命令帧后，将簇首节点作为自己的子节点并记录下其ID值，同时向树加入请求控制帧负载中ID值标识的邻居簇内节点发送树加入请求控制帧，向簇首节点返回一个树加入响应控制帧；

步骤606：邻居簇内节点收到树加入请求控制帧后，将簇内节点作为自己的子节点并记录下其ID值，同时向其簇首节点发送树加入请求控制帧，向簇内节点返回一个树加入请求控制帧；

步骤607：簇首节点收到树加入响应控制帧后，将簇内节点作为父节点并记录下其ID值；

步骤608：邻居簇内节点的簇首节点收到树加入请求控制帧后，将邻居簇内节点作为自己的子节点并记录下其ID值，并向邻居簇内节点返回一个树加入响应控制帧；

步骤609：簇内节点收到邻居簇内节点返回的树加入响应控制帧后，将自己标识为簇关联节点，并将邻居簇内节点作为自己的父节点，记录下其ID值；

步骤610：邻居簇内节点收到其簇首节点返回的树加入响应控制帧后，将自己标识为簇关联节点，并将其簇首节点作为自己的父节点，记录下其ID值；

步骤611：簇首节点加入树状结构；

步骤612：结束。

上述算法能够确保不同簇的簇首节点进行正常通信，同时也实现了簇树中簇首节点的最小化，减少了路由路径的跳数，缩短了路由时间，降低了路由功耗；

本发明所述方法中，簇首节点或者簇关联节点加入树状结构或者获取新的子节点后，向本簇簇内节点广播新的父节点或者子节点的ID值，簇内节点收到广播后，记录下本簇簇首节点或簇关联节点新的父节点或子节点的ID值。

本发明所述方法中，簇内节点失效或者发生移动后，簇内节点所在簇的簇首节点在规定时间内没有收到簇内节点发送的beacon帧，簇内节点从其邻居节点列表中删除；簇内节点发生移动脱离原来的簇后，将自己重新标识为孤立节点，重新加入或者建立一个簇。

本发明所述方法中，簇首节点失效或者发生移动后，簇内节点根据其权值重新选举新的簇首节点，具体步骤如下：

步骤701：开始；

步骤702：簇内节点计算自己的权值，判断权值是否为0，如果是，进行步骤710，否则进行步骤703；

步骤703：簇内节点在本簇内广播权值控制帧，负载为其权值；

步骤704：其它簇内节点收到权值广播帧后，判断自己的权值是否大于广播帧中的权值，如果是，进行步骤705，否则进行步骤710；

步骤705：其它簇内节点在簇内广播权值控制帧；

步骤706：簇内节点广播权值控制帧后，判断在规定时间内是否收到其它簇内节点广播的权值控制帧，如果是，进行步骤710，否则进行步骤707；

步骤707：簇内节点将自己标识为簇首节点，并广播新簇首节点控制帧，帧负载为其ID值；

步骤708：其它簇内节点收到新簇首节点广播的新簇首节点控制帧后，将本簇簇首节点ID更新为新簇首节点的ID值，原来簇首节点的父节点和子节点收到新簇首节点控制帧后，将相应的ID值更新为新簇首节点的ID值；

步骤709：新的簇首节点选举完成；簇首节点发生移动脱离原来的簇后，将自己重新标识为孤立节点并重新加入或者建立一个簇；

步骤710：结束；

其中，簇内节点的权值计算方法如下：

将簇内节点所在簇簇首节点的K个子节点，记做k(k＝1…K)，子节点k经过簇内节点到达父节点的路径包括四个参数：b_k表示路径的可用带宽，d_k表示路径传输单位数据所消耗的能量，s_k表示路径的数据传输成功率，t_k表示路径的数据传输时延；

计算平均可用带宽B：

B = \frac{Σ_{k = 1}^{K} b_{k}}{K};

计算传输单位数据所消耗的平均能量D：

D = \frac{Σ_{k = 1}^{K} d_{k}}{K};

计算数据传输成功率S：

S = Π_{k = 1}^{K} s_{k};

计算平均数据传输时延T：

T = \frac{Σ_{k = 1}^{K} t_{k}}{K};

簇内节点的权值P为：

P = \frac{B \times S}{D \times T} .

簇内节点的权值计算方法能够选举一个性能最好的簇首节点，从而确保路由的正确性、连续性及性能。

本发明所述方法中，簇关联节点失效或者发生移动后，簇内节点根据其权值重新选举新的簇关联节点，具体步骤如下：

步骤801：开始；

步骤802：簇内节点计算自己的权值，判断权值是否为0，如果是，进行步骤810，否则进行步骤803；

步骤803：簇内节点在本簇内广播权值控制帧，负载为其权值；

步骤804：其它簇内节点收到权值广播帧后，判断自己的权值是否大于广播帧中的权值，如果是，进行步骤805，否则进行步骤810；

步骤805：其它簇内节点在簇内广播权值控制帧；

步骤806：簇内节点广播权值控制帧后，在规定时间内是否收到其它簇内节点广播的权值控制帧，如果是，进行步骤810，否则进行步骤807；

步骤807：簇内节点将自己标识为簇关联节点，并广播新簇关联节点控制帧，帧负载为其ID值；

步骤808：其它簇内节点收到新簇关联节点广播的新簇关联节点控制帧后，将本簇簇关联节点ID更新为新簇关联节点的ID值，原来簇关联节点的父节点和子节点收到新簇关联节点控制帧后，将相应的ID值更新为新簇关联节点的ID值；

步骤809：新的簇关联节点选举完成；簇关联节点发生移动脱离原来的簇后，将自己重新标识为孤立节点并重新加入或者建立一个簇；

步骤810：结束。

本发明所述方法中，簇内节点的权值计算方法如下：

将簇首节点或者簇关联节点的K个子节点，记做k(k＝1…K)，子节点k经过簇内节点到达父节点的路径包括四个参数：b_k表示路径的可用带宽，d_k表示路径传输单位数据所消耗的能量，s_k表示路径的数据传输成功率，t_k表示路径的数据传输时延；

计算平均可用带宽B：

B = \frac{Σ_{k = 1}^{K} b_{k}}{K};

计算传输单位数据所消耗的平均能量D：

D = \frac{Σ_{k = 1}^{K} d_{k}}{K};

计算数据传输成功率S：

S = Π_{k = 1}^{K} s_{k};

计算平均数据传输时延T：

T = \frac{Σ_{k = 1}^{K} t_{k}}{K};

簇内节点的权值P为：

P = \frac{B \times S}{D \times T} .

有益效果：本发明提供了一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，此实现方法可广泛用于物联网和车载网络，例如，在物联网领域，可将6LoWPAN无线传感器网络用于检测某一个区域内的环境污染，通过本发明提供的实现方法，传感器节点可以将空气中的参数传给检测人员，以及时检测空气质量。此外，本发明也可用于车载网络，通过本发明可使各种电控单元、智能仪表等器件相互连接，协同工作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明所述的6LoWPAN无线传感器网络拓扑结构示意图。

图2为本发明所述的孤立节点建立簇的流程示意图。

图3为本发明所述的基于簇首节点信息的簇首节点加入树状结构流程示意图。

图4为本发明所述的基于簇内节点信息的簇首节点加入树状结构流程示意图。

图5为本发明所述的簇首节点加入树状结构流程示意图。

图6为本发明所述的选举新簇首节点的流程示意图。

图7为本发明所述的选举新簇关联节点的流程示意图。

具体实施方式：

本发明提供了一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，所述6LoWPAN无线传感器网络采用树状拓扑结构，缩短了地址配置延迟，降低了地址配置功耗，同时，通过树状结构实现路由，降低了路由功耗，缩短了路由延迟。

图1为本发明所述的6LoWPAN无线传感器网络拓扑结构示意图。在所述6LoWPAN无线传感器网络中设置四类节点：IPv6接入路由器1、簇首节点2、簇内节点及孤立节点5；所述孤立节点为既没有标记为簇首节点也没有标记为簇内节点的传感器节点；所述IPv6接入路由器用于连接6LoWPAN无线传感器网络与IPv6网络，使6LoWPAN无线传感器网络接入到IPv6互联网；所述簇内节点包括簇关联节点3与普通簇内节点4，所述簇关联节点连接两个簇首节点，实现路由转发功能，不接收普通簇内节点发送的信息，只接收簇首节点转发的数据；普通簇内节点不实现路由转发功能，用于数据采集、数据处理以及数据监测；所述簇首节点实现路由转发功能，普通簇内节点发送的数据首先发送到本簇簇首节点，簇首节点再将数据路由转发到目的节点；所述簇首节点、簇关联节点及IPv6接入路由器的拓扑结构为树状结构6，IPv6接入路由器为树状结构的根节点，簇首节点及簇关联节点为树状结构的中间节点或叶子节点；所述6LoWPAN无线传感器网络的路由通过簇首节点、簇关联节点及IPv6接入路由器构建的树状结构实现；所述6LoWPAN无线传感器网络由多个簇7组成，每个簇包括一个簇首节点和多个簇内节点，簇内节点在簇首节点的一跳范围内，拓扑结构为星形；初始状态下，所述6LoWPAN无线传感器网络中的传感器节点均为孤立节点且具有唯一性的ID，每个传感器节点保存一个邻居节点记录表，记录表项包括两个域：邻居节点ID及邻居节点类型。

IPv6接入路由器及传感器节点在一跳范围内定期广播beacon帧，帧负载为节点的类型、邻居孤立节点的数量、邻居节点总数量以及深度值，如果传感器节点的类型为簇内节点，深度值为其所在簇簇首节点在树状结构中的深度值，孤立节点和没有加入到树状结构中的节点的深度值为-1，传感器节点通过接收邻居节点发送的beacon帧建立邻居节点记录表；孤立节点收到节点N发送的beacon帧后，如果孤立节点的邻居节点列表中不包含节点N的信息，则将节点N加入到其邻居列表中；如果孤立节点在规定时间内没有收到邻居列表中邻居节点的beacon帧，则将邻居节点从其邻居节点列表中删除。

簇内节点收到邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧后，选择邻居节点总数量最大的beacon帧转发给本簇簇首节点。

孤立节点建立邻居节点列表后，如果它的邻居节点包含簇首节点，则选择加入邻居簇首节点ID值最小的簇；如果孤立节点的邻居孤立节点数量大于其他邻居孤立节点的邻居孤立节点数量，或者其邻居孤立节点数量等于其他邻居孤立节点的邻居孤立节点数量且其ID值最小，则孤立节点建立簇。

传感器节点具有网络唯一性的ID，其值在出厂时统一设置，传感器节点的链路层地址为其ID值；当传感器节点电量小于预定值时，此传感器节点失效。

图2为本发明所述的孤立节点建立簇的流程示意图。孤立节点建立簇的过程如下：

步骤301：开始；

步骤309：邻居孤立节点将自己标识为簇内节点；

步骤311：结束。

图3为本发明所述的基于簇首节点信息的簇首节点加入树状结构流程示意图。在规定时间内，如果簇首节点收到多个邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧，则采用下述步骤加入树状结构：

步骤401：开始；

步骤405：簇首节点加入树状结构；

步骤406：结束。

图4为本发明所述的基于簇内节点信息的簇首节点加入树状结构流程示意图。在规定时间内，如果簇首节点没有收到任何邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧但是簇内节点收到了邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧，簇首节点则根据下列步骤加入树状结构：

步骤501：开始；

步骤507：簇首节点加入树状结构；

步骤508：结束。

图5为本发明所述的簇首节点加入树状结构流程示意图。在规定时间内，如果簇首节点及所有簇内节点都没有收到任何邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧，则根据下列步骤加入树状结构：

步骤601：开始；

步骤611：簇首节点加入树状结构；

步骤612：结束。

图6为本发明所述的选举新簇首节点的流程示意图。簇首节点失效或者发生移动后，簇内节点根据其权值重新选举新的簇首节点，具体步骤如下：

步骤701：开始；

步骤705：其它簇内节点在簇内广播权值控制帧；

步骤710：结束。

图7为本发明所述的选举新簇关联节点的流程示意图。簇关联节点失效或者发生移动后，簇内节点根据其权值重新选举新的簇关联节点，具体步骤如下：

步骤801：开始；

步骤805：其它簇内节点在簇内广播权值控制帧；

步骤810：结束。

本发明中，簇内节点的权值计算方法如下：

将簇内节点所在簇簇关联节点的K个子节点，记做k(k＝1…K)，子节点k经过簇内节点到达父节点的路径包括四个参数：b_k表示路径的可用带宽，d_k表示路径传输单位数据所消耗的能量，s_k表示路径的数据传输成功率，t_k表示路径的数据传输时延；

计算平均可用带宽B：

B = \frac{Σ_{k = 1}^{K} b_{k}}{K};

计算传输单位数据所消耗的平均能量D：

D = \frac{Σ_{k = 1}^{K} d_{k}}{K};

计算数据传输成功率S：

S = Π_{k = 1}^{K} s_{k};

计算平均数据传输时延T：

T = \frac{Σ_{k = 1}^{K} t_{k}}{K};

簇内节点的权值P为：

P = \frac{B \times S}{D \times T} .

综上所述，本发明提供了一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，此项技术可以应用于农业现代化、医疗健康、军事国防等诸多领域，例如，在农业现代化领域，可将6LoWPAN无线传感器网络通信技术应用于现代设施农业环境监测控制，这样，农业劳动者不受地理位置限制，通过互联网可随时访问农田中的传感器节点，获取农田温度、湿度、光强度等环境参数，及时掌握农作物的生长环境，确保农作物健康成长。由于传感器节点具有体积小、价格低廉、易于布置、易于维护等特点，而互联网具有地理位置覆盖广泛，使用方便，界面友好、费用低廉等特点，因此，本技术具有很高的推广价值。

本发明提供了一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法的思路，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。

Claims

1.一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，其特征在于，在所述6LoWPAN无线传感器网络中设置四类传感器节点：IPv6接入路由器、簇首节点、簇内节点及孤立节点；

孤立节点建立邻居节点列表后，如果它的邻居节点包含簇首节点，则选择加入邻居簇首节点ID值最小的簇；如果孤立节点的邻居孤立节点数量大于其他邻居孤立节点的邻居孤立节点数量，或者其邻居孤立节点数量等于其他邻居孤立节点的邻居孤立节点数量且其ID值最小，则孤立节点建立簇；

当传感器节点电量小于预定值时，此传感器节点失效。

2.根据权利要求1所述的一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，其特征在于，孤立节点建立簇的过程如下：

步骤301：开始；

步骤305：邻居孤立节点向请求命令帧源ID，即发送数据帧的源节点的ID值，所标识的孤立节点返回一个簇加入响应命令帧；

步骤309：邻居孤立节点将自己标识为簇内节点；

步骤311：结束。

3.根据权利要求2所述的一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，其特征在于，在规定时间内，如果簇首节点收到多个邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧，则采用下述步骤加入树状结构：

步骤401：开始；

步骤405：簇首节点加入树状结构；

步骤406：结束。

4.根据权利要求2所述的一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，其特征在于，在规定时间内，如果簇首节点没有收到任何邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧但是簇内节点收到了邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧，簇首节点则根据下列步骤加入树状结构：

步骤501：开始；

步骤507：簇首节点加入树状结构；

步骤508：结束。

5.根据权利要求2所述的一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，其特征在于，在规定时间内，如果簇首节点及所有簇内节点都没有收到任何邻居簇首节点或者邻居簇关联节点发送的beacon帧，则根据下列步骤加入树状结构：

步骤601：开始；

步骤611：簇首节点加入树状结构；

步骤612：结束。

6.根据权利要求3、4或5中任意一项所述的一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，其特征在于，簇首节点或者簇关联节点加入树状结构或者获取新的子节点后，向本簇簇内节点广播新的父节点或者子节点的ID值，簇内节点收到广播后，记录下本簇簇首节点或簇关联节点新的父节点或子节点的ID值。

7.根据权利要求6所述的一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，其特征在于，簇内节点失效或者发生移动后，簇内节点所在簇的簇首节点在规定时间内没有收到簇内节点发送的beacon帧，簇内节点从其邻居节点列表中删除；簇内节点发生移动脱离原来的簇后，将自己重新标识为孤立节点，重新加入或者建立一个簇。

8.根据权利要求6所述的一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，其特征在于，簇首节点失效或者发生移动后，簇内节点根据其权值重新选举新的簇首节点，具体步骤如下：

步骤701：开始；

步骤705：其它簇内节点在簇内广播权值控制帧；

步骤710：结束；

其中，簇内节点的权值计算方法如下：

计算平均可用带宽B：

B = \frac{Σ_{k = 1}^{K} b_{k}}{K};

计算传输单位数据所消耗的平均能量D：

D = \frac{Σ_{k = 1}^{K} d_{k}}{K};

计算数据传输成功率S：

S = Π_{k = 1}^{K} s_{k};

计算平均数据传输时延T：

T = \frac{Σ_{k = 1}^{K} t_{k}}{K};

簇内节点的权值P为：

P = \frac{B \times S}{D \times T} .

9.根据权利要求6所述的一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，其特征在于，簇关联节点失效或者发生移动后，簇内节点根据其权值重新选举新的簇关联节点，具体步骤如下：

步骤801：开始；

步骤805：其它簇内节点在簇内广播权值控制帧；

步骤810：结束；

其中，簇内节点的权值计算方法如下：

计算平均可用带宽B：

B = \frac{Σ_{k = 1}^{K} b_{k}}{K};

计算传输单位数据所消耗的平均能量D：

D = \frac{Σ_{k = 1}^{K} d_{k}}{K};

计算数据传输成功率S：

S = Π_{k = 1}^{K} s_{k};

计算平均数据传输时延T：

T = \frac{Σ_{k = 1}^{K} t_{k}}{K};

簇内节点的权值P为：

P = \frac{B \times S}{D \times T} .

10.根据权利要求8所述的一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，其特征在于，簇内节点的权值计算方法如下：

计算平均可用带宽B：

B = \frac{Σ_{k = 1}^{K} b_{k}}{K};

计算传输单位数据所消耗的平均能量D：

D = \frac{Σ_{k = 1}^{K} d_{k}}{K};

计算数据传输成功率S：

S = Π_{k = 1}^{K} s_{k};

计算平均数据传输时延T：

T = \frac{Σ_{k = 1}^{K} t_{k}}{K};

簇内节点的权值P为：

P = \frac{B \times S}{D \times T} .