一種無線多媒體傳感器網絡節點間無縫高效的通信機制的制作方法

專利名稱：一種無線多媒體傳感器網絡節點間無縫高效的通信機制的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線多媒體傳感器網絡中兩種功能不同的節點之間通信的解決方法， 屬于嵌入式開發與計算機網絡技術的交叉領域。
背景技術：
隨著微電子技術的發展和無線傳感器網絡的日趨成熟，監測環境的日趨復雜多 變，由傳統傳感器網絡所獲取的簡單數據愈加不能滿足人們對環境監測的全面需求，，迫切 需要將信息量豐富的圖像、音頻、視頻等媒體引入到以傳感器網絡為基礎的環境監測活動 中來，實現細粒度、精準信息的環境監測。在此基礎上發展起來的無線多媒體傳感器漸漸 的步入我們的世界，它是對傳統無線傳感器的改進，比如增加了 CMOS攝像頭，聲音采集器 等元件，以實現對圖像、音頻、視頻數據的感知和傳輸功能。大量的無線多媒體傳感器放 置在指定的區域，形成一個多跳的自組織的網絡系統，我們稱其為無線多媒體傳感器網絡 (Wireless MultimediaSensor Networks，WMSNs)。它借助于節點上多媒體傳感器感知所在 周邊環境的多種媒體信息(音頻、視頻、圖像、數值等)，通過多跳中繼方式將數據傳到信息 匯聚中心，匯聚中心對監測數據進行分析，實現全面而效的環境監測。多媒體傳感器節點是組成無線多媒體傳感器網絡的基本單位，這些節點一般具有 以下特點一是能量嚴重受限；二是處理能力一般不強；三是存儲能力受限。多媒體傳感器 網絡節點的這些特點在一定程度上也限制了其進一步的發展。無線多媒體傳感器網絡中有 兩種功能不同的節點一種是普通傳感器節點，負責采集溫度、濕度等小數據量數據；一種 是多媒體傳感器節點，負責采集音頻、圖像和視頻等大數據量數據。當前的無線多媒體傳感 器網絡只能實現同類傳感器節點間的有效通信，還無法實現多媒體傳感器節點與普通傳感 器節點間的有效通信。當然，目前已經有人提出了一些多媒體傳感器節點與普通傳感器節 點共存下的通信解決方案，主要有以下三種(1)在同一區域，部署與普通傳感器節點相同 密度的多媒體傳感器節點，兩種節點只與同類進行通信，互相不通信；(2)在同一節點上， 同時集成多媒體傳感器模塊和普通傳感器模塊，對于普通傳感數據與多媒體傳感數據使用 不同的通信協議；(3)允許多媒體傳感器節點與普通傳感器節點進行通信，但多媒體傳感 器節點只能使用普通傳感器的通信協議與普通傳感器節點進行通信。發明人在研究過程中發現，這三種方案都存在著不同的缺陷第一種方案，這種部 署方案導致在同一個監測地點平均有兩個傳感器節點，而且兩種傳感器節點間不能通信， 管理中心要獲得某一地點的傳感數據，需發送兩次命令，而兩個傳感器節點將傳感數據發 回到管理中心，各需進行一次路由和數據傳輸，這種方案雖然能對檢測區域進行全面的監 控，其缺點是過多浪費無線多媒體傳感器網絡的資源，而且會大量增加成本。第二種方案， 在同一個檢測地點只需一個傳感器節點，解決了第一種方案的兩次命令和兩次路由和數據 傳輸，節約了一定的網絡資源，減少了節點數，但其缺點是在同一個節點上同時集成多媒體 傳感器和普通傳感器，增加了單個節點成本，從而增加了部署網絡的整體成本，同時會造成 一定的網絡資源的浪費。第三種方案，此方案明確了傳感器節點的功能，解決了第二種方案中單個節點成本過高的問題。其缺點是由于多媒體傳感數據量過大，使用普通傳感器網絡 協議傳輸多媒體數據，會過快的消耗傳感器節點的能量資源，而能量資源恰恰是傳感器網 絡中最寶貴的資源。

發明內容
技術問題本發明的目的是針對現有技術中的不足，提出一種無線多媒體傳感器網絡節點間無縫高效的通信機制，并在這種模塊化設計的傳感器節點上實現了一種無線多 媒體傳感器網絡節點間無縫高效的通信機制，該通信機制實現了多媒體傳感器節點與普通 傳感器節點間的無縫高效的通信，且無需進行多媒體傳感器網絡通信協議與普通傳感器網 絡通信協議的轉換，使得管理中心要獲得某一檢測地點的傳感數據時，只需發送一次命令 和進行一次路由和數據傳輸，而且可以有效的減少大數據量的多媒體數據在多跳節點間的 傳輸時延。技術方案本發明設計了一種模塊化的無線多媒體傳感器網絡節點，讓多媒體傳 感器節點與普通傳感器節點使用同一種通信模塊，使兩種傳感器節點具有更大的有效通信 距離和通信速率，使用一種通信協議即可實現兩種節點間的互相通信，且能滿足多媒體傳 感數據量大的要求。使用同一種通信協議，無線多媒體傳感器節點與普通傳感器節點之間 的通信就變得更加便捷和順暢，無線多媒體傳感器網絡的使用范圍進一步擴大，實用性也 得到進一步提高。本發明的裝置為具有相同通信模塊的多媒體傳感器節點和普通傳感器節點多媒 體傳感器節點在作為數據源節點時，要采集的多媒體傳感數據量大，需要的存儲器模塊的 容量大小要能滿足實際的應用需求，要選擇容量大一點存儲器；在作為中轉節點時，大容量 的存儲器肯定能滿足大數據量多媒體數據幀存儲轉發的要求。普通傳感器節點在作為數據 源節點時，要采集的普通傳感數據量較小，但在作為中轉節點時，要存儲轉發大數據量的多 媒體數據幀，所以選擇的存儲器模塊容量大小要滿足存儲轉發的要求。傳感器節點根據不 同的應用需求，集成不同的傳感器模塊。為實現節點間無縫高效的通信，在全部的傳感器節 點上均使用同一種近距離的無線通信芯片，在不同種類的傳感器節點之間通信時，只需一 種通信協議就可實現，不需要進行協議轉換，但這種無線通信芯片要滿足多媒體數據數據 量大的要求。對傳感器節點的處理器的選擇，要求驅動通信模塊，所以多媒體傳感器節點與 普通傳感器節點應使用同一型號處理器，且要能處理大數據量的多媒體數據。由于所有節 點都采用了同一種通信模塊，使用同一種通信協議，當管理中心想要獲得某一監測地點的 傳感數據時，只需發送一次命令，傳感數據只需一次路由和數據傳輸就能到達管理中心。當 然，對于一些重要數據也可以設定較高的轉發優先級。該方法基于的傳感器節點由五個主要模塊構成處理器模塊、無線多媒體傳感器 網絡ZigBee通信模塊、傳感器模塊、存儲器模塊和供電模塊；傳感器節點部署在某一監測 區域，通過ZigBee無線通信模塊接收和轉發由上一跳節點發送來的數據，多媒體傳感器節 點與普通傳感器節點間無需進行協議的轉換，最后通過因特網將數據傳回管理中心；該無線多媒體傳感器網絡節點間無縫高效的通信方法如下步驟1)管理中心選擇數據源節點管理中心根據監測需求在無線多媒體傳感器 網絡覆蓋的區域中選擇一個要查看的監測地點附近的傳感器節點作為本次數據源節點，
步驟2)管理中心計算路由管理中心在選定本次監測的數據源節點后，計算出管 理中心到數據源節點的最佳路徑作為本次數據傳輸的路由線路，設為R {管理中心，網關節 點，匯聚節點，轉發節點n-1，...，轉發節點2，轉發節點1，數據源節點}，步驟3)管理中心發送命令管理中心按照本次計算的路由線路將數據請求命令 幀發送至數據源節點，并且在命令中攜帶本次的路由信息，本次路由線路上的每個節點在 收到上一跳節點發送過來的數據請求命令幀后，發送命令確認幀對其進行確認，步驟4)數據源節點對數據進行分組數據源節點在接收到管理中心發送來的攜 帶路由信息的數據請求命令幀后，對本次需發送的傳感數據進行分組，每個分組包括多個 無線多媒體傳感器網絡數據幀，根據無線多媒體傳感器網絡數據量大的特點，分組確認模 式將大量減少無線多媒體傳感器網絡中的幀流量，比普通的單幀確認模式的傳輸時間要少 得多，減少了大量的能耗，從而有效提高無線多媒體傳感器節點的生存期，步驟5)發送數據分組1 設本次需發送的數據分組為數據分組1，數據分組 2，...，數據分組M ；數據源節點在完成對發送數據的分組后，進入發送模式，根據路由信 息，將數據分組1中的數據幀連續發送到它的下一跳節點中轉節點1，發送完數據分組1后， 進入接收模式，等待接收中轉節點1發送數據分組1的確認幀，步驟6)轉發數據分組1 中轉節點1在接收完數據源節點發送的數據分組1后，進 入發送模式，先發送數據分組1的確認幀給它的上一跳節點數據源節點，然后將數據分組1 發送到它的下一跳節點中轉節點2，發送完成后，進入接收模式，等待接收中轉節點2發送 數據分組1的確認幀，步驟7)發送全部數據分組數據源節點在接收到中轉節點1發送的數據分組1的 確認幀后，等待一定時間間隔，發送數據分組2，等待數據分組2的確認幀，直到全部數據分 組發送完成，收到數據分組M的確認幀后，進入睡眠模式，步驟8)轉發全部數據分組中轉節點1在收到中轉節點2的數據分組1的確認幀 后，接收數據源節點發送的數據分組2的數據幀，接收完數據分組2的數據幀后，進入發送 模式，先向數據源節點發送數據分組2的確認幀，然后向中轉節點2發送數據分組2 ；等待 中轉節點2發送的數據分組2的確認幀，直到全部數據分組轉發完成，收到數據分組M的確 認幀后，進入睡眠模式，步驟9)全部數據分組到達網關節點數據分組通過中轉節點的轉發后，最終全部 到達網關節點，中轉節點在收到數據分組M的確認幀后，進入睡眠模式，網關節點在接收完 全部數據分組，并向匯聚節點發送一個數據分組M的確認幀后，將全部數據分組通過協議 轉換，轉換為能通過Internet傳輸的數據幀格式，通過Internet傳送到管理中心，步驟10)全部數據分組到達管理中心，經確認后，本次通信結束。有益效果本發明與現有的一些多媒體傳感器節點與普通傳感器節點共存下的通 信解決方案相比有如下幾個優點(1)節約成本只需要使用同一種通信模塊便解決了多媒體傳感器節點與普通傳 感器節點間通信協議的轉換問題。解決多媒體傳感器節點與普通傳感器間的通信問題，關 鍵就是解決通信協議問題。若多媒體傳感器節點與普通傳感器節點之間不進行通信，則要 實現對某一區域進行有效檢測，需將兩種傳感器節點以相同的密度部署在這一區域，這樣 做顯然會大量增加成本。因此我們對多媒體傳感器節點與普通傳感器節點采用統一的通信
5芯片，無需進行協議轉換就能實現無線多媒體傳感器網絡節點間無縫高效的通信。(2)使無線多媒體傳感器網絡的應用更加便捷，擴大應用范圍當前，無線多媒體 傳感器網絡應用前景巨大，本發明的實現，使得使用一種通信協議，就可以便捷的實現多媒 體傳感器節點與普通傳感器節點之間的通信，使無線多媒體傳感器網絡的實用性有很大的 提升，大大擴大了無線多媒體傳感器網絡的應用范圍。(3)將無線多媒體傳感器網絡數據進行分類，對不同數據類型實行不同的轉發模 式，特別對大數據量的多媒體數據，能有效的減少網絡傳輸時延。將存儲器模塊劃分為兩個 存儲單元采集數據存儲單元、轉發數據存儲單元。將本節點采集的傳感數據放入采集數據 存儲單元，將接收到的數據放入轉發數據存儲單元。對于普通傳感數據進行簡單轉發即可， 對于多媒體傳感數據實行高效的通信機制。


圖1是無線多媒體傳感器網絡數據傳輸過程示意圖；圖2是本發明所述多媒體傳感器節點的模塊化結構圖；圖3是本發明所述普通傳感器節點的模塊化結構圖；圖4是本發明所述無縫高效通信機制示意圖。
具體實施例方式本發明為一種無線多媒體傳感器網絡節點的模塊化設計。本傳感器節點由五個主 要模塊構成處理器模塊、無線多媒體傳感器網絡ZigBee通信模塊、傳感器模塊、存儲器模 塊和供電模塊。傳感器節點一般部署在某一監測區域，通過ZigBee無線通信模塊接收和轉 發由上一跳節點發送來的數據，多媒體傳感器節點與普通傳感器節點間無需進行協議的轉 換，最后通過因特網將數據傳回管理中心。本發明采用軟硬件協同設計的方法，即在硬件設計的同時，運用相關仿真軟件對 部分程序進行調試運行，這樣便可以縮短開發周期。下面將結合附圖對本發明作詳細描述。 應當明確，以下內容僅僅用來描述本發明而不作為對本發明的限制。傳感器節點及其無縫高效的通信機制的具體設計方法和開發步驟為1)在對無線多媒體傳感器網絡節點的體系結構和數據傳輸方式進行深入研究的 基礎上，明確無線多媒體傳感器網絡所要解決的主要問題，即多媒體傳感器節點與普通傳 感器節點的通信問題。從而確定傳感器節點的主要功能，減少一些不必要的功能，以優化節 點性能。傳感器節點的主要功能是采集數據和轉發數據。因此，根據不同的應用需求來決 定某個傳感器節點使用多媒體傳感器模塊或普通傳感器模塊。同時傳感器節點還要求具有 高系統可靠性和高集成度，較好的實時分析與處理能力，數據傳輸精確性。2)節點基本架構設計。傳感器節點的基本構架遵循了一般嵌入式產品的基本模 式，同時，基于實際應用的需要，在各個層面上都有所擴展。總體上分為三層，自底向上為 硬件平臺層、嵌入式系統內核及應用程序層。(1)硬件平臺層。硬件平臺是整個節點的底層平臺與硬件基礎。包括了節點所有 的硬件模塊組成與系統底層調用的集合。將節點的各個組成模塊進行綜合并協調工作。同 時，定義了節點的總線單元，中斷系統及工作模式等。
(2)嵌入式系統內核。嵌入式系統內核工作在底層硬件平臺與上層應用程序之間， 完成各個硬件設備的驅動，提供軟硬件系統調用的方式方法，同時為應用層開發提供接口 服務，使上層應用程序的開發可以完全屏蔽底層硬件平臺。系統內核基于實時操作系統的 管理調度策略，同時針對傳感器節點的特殊需要，改進了中斷控制策略，進程調度策略以及 存儲管理策略。(3)應用程序層。應用系統層為用戶提供了面向應用的系統控制方式與工作方 法。用戶可以根據各自不同的應用需求，開發不同應用程序來完成節點的啟動、運行、狀態 遷移、信息處理、信號傳輸、能耗預警及程序下載等一系列應用功能。3)節點模塊劃分。根據傳感器節點的功能需求，可將傳感器節點的模塊劃分如下。 多媒體傳感器節點主要由五個模塊組成處理器模塊、無線多媒體傳感器網絡ZigBee通信 模塊、多媒體傳感器模塊、存儲器模塊以及供電模塊，各模塊間的連接關系如圖2所示。普 通傳感器節點主要由五個模塊組成處理器模塊、無線多媒體傳感器網絡ZigBee通信模 塊、普通傳感器模塊、存儲器模塊以及供電模塊，各模塊間的連接關系如圖3所示。4)處理器模塊設計。首先要選擇合適的處理器，傳感器節點要完成數據采集和數 據轉發功能，因此可選用價格較便宜的8位處理器。傳感器節點處理器模塊主要連接近距離無線通信模塊、傳感器模塊和存儲器模 塊，可以選用一個SPI接口連接近距離無線通信模塊，傳感器接口連接傳感器模塊，串行接 口連接存儲器模塊；網關節點的其它未被用到的引腳均可以引出，以用于后期延續產品的 功能擴展。5)通信模塊設計。無線多媒體傳感器網絡的近距離無線通信模塊包括低噪聲放大 器、ADC、DAC、功率放大器、控制邏輯、混頻器、濾波電路、分頻器、數字調制解調器、鑒相器、 低通濾波器、天線等，在通信芯片與天線之間加一個功率放大器，以此來提高通信質量。6)存儲器模塊設計。無線多媒體傳感器網絡要傳輸的數據量大，所以要在傳感器 節點上設置一個存儲器模塊。無線多媒體傳感器節點有兩種，一種是普通傳感器節點，負責 采集數據量較小的普通傳感數據，如溫度、濕度等；一種是多媒體節點，負責采集數據量大 的多媒體傳感器數據，如圖像、音頻等，所以將存儲器模塊分為兩個部分采集數據存儲單 元、轉發數據存儲單元。傳感器節點上有兩個存儲器內存和NAND Flash。其中內存4K字 節用來做重要數據轉發存儲單元，滿足數據的實時性要求。在多媒體傳感器節點上集成16M 字節的NANDFlash，劃分為兩個部分14M的多媒體采集數據存儲單元和2M的轉發數據存儲 單元；在普通傳感器節點上集成4M字節的NAND Flash，劃分為兩個部分2M的普通采集數 據存儲單元和2M的轉發數據存儲單元。2M用來做轉發數據存儲單元，能夠滿足大數據量的 多媒體數據存儲轉發對存儲容量的要求。 7)供電模塊設計。供電模塊為上述各個模塊提供能源，針對節點的睡眠模式、發送 模式、接收模式、省電模式等四種不同的工作模式，提供了相對應的能源供給方式。
8)數據收發模式設計。為節約有限的能量資源，節點在大部分時間處于睡眠模式。 當接收到管理中心發送的數據請求命令后，數據源節點進入發送模式，根據命令幀中攜帶 的路由信息，將數據幀發送到路由線路上的下一跳節點，下一跳節點進入接收模式，并將接 收到的數據幀存入轉發數據存儲單元，下一跳節點在接收完本次數據幀后，進入發送模式， 將接收到的數據幀根據命令幀中攜帶的路由信息發送給它的下一跳節點，直至數據幀傳回管理中心為止。發送完成后，節點進入睡眠模式。圖4描述了無線多媒體傳感器網絡節點 間無縫高效的通信機制的主要過程。其具體步驟如下步驟1)管理中心選擇數據源節點管理中心根據監測需求在本無線多媒體傳感器網絡覆蓋的區域中選擇一個要查 看的監測地點附近的傳感器節點作為本次數據源節點。步驟2)管理中心計算 路由管理中心在選定本次監測的數據源節點后，計算出管理中心到數據源節點的最 佳路徑作為本次數據傳輸的路由線路。設為R{管理中心，網關節點，匯聚節點，轉發節點 n-1，...，轉發節點2，轉發節點1，數據源節點}。步驟3)管理中心發送命令管理中心按照本次計算的路由線路將數據請求命令幀發送至數據源節點。并且在 命令中攜帶本次的路由信息。本次路由線路上的每個節點在收到上一跳節點發送過來的數 據請求命令幀后，發送命令確認幀對其進行確認。步驟4)數據源節點對數據進行分組數據源節點在接收到管理中心發送來的攜帶路由信息的數據請求命令幀后，對本 次需發送的傳感數據進行分組，每個分組包括多個無線多媒體傳感器網絡數據幀。根據無 線多媒體傳感器網絡數據量大的特點，本文設計的分組確認模式將大量減少無線多媒體傳 感器網絡中的幀流量，比普通的單幀確認模式的傳輸時間要少得多，減少了大量的能耗，從 而有效提高無線多媒體傳感器節點的生存期。步驟5)發送數據分組1設本次需發送的數據分組為數據分組1，數據分組2，...，數據分組M。數據源節 點在完成對發送數據的分組后，進入發送模式，根據路由信息，將數據分組1中的數據幀連 續發送到它的下一跳節點中轉節點1，發送完數據分組1后，進入接收模式，等待接收中轉 節點1發送數據分組1的確認幀。步驟6)轉發數據分組1中轉節點1在接收完數據源節點發送的數據分組1后，進入發送模式，先發送數據 分組1的確認幀給它的上一跳節點數據源節點，然后將數據分組1發送到它的下一跳節點 中轉節點2，發送完成后，進入接收模式，等待接收中轉節點2發送數據分組1的確認幀。步驟7)發送全部數據分組數據源節點在接收到中轉節點1發送的數據分組1的確認幀后，等待一定時間間 隔，發送數據分組2，等待數據分組2的確認幀。直到全部數據分組發送完成，收到數據分組 M的確認幀后，進入睡眠模式。步驟8)轉發全部數據分組中轉節點1在收到中轉節點2的數據分組1的確認幀后，接收數據源節點發送的 數據分組2的數據幀，接收完數據分組2的數據幀后，進入發送模式，先向數據源節點發送 數據分組2的確認幀，然后向中轉節點2發送數據分組2。等待中轉節點2發送的數據分組 2的確認幀。直到全部數據分組轉發完成，收到數據分組M的確認幀后，進入睡眠模式。步驟9)全部數據分組到達網關節點數據分組通過中轉節點的轉發后，最終全部到達網關節點。中轉節點在收到數據分組M的確認幀后，進入睡眠模式。網關節點在接收完全部數據分組，并向匯聚節點發送一 個數據分組M的確認幀后。將全部數據分組通過協議轉換，轉換為能通過Internet傳輸的 數據幀格式，通過Internet傳送到管理中心。步驟10)全部數據分組到達管理中心，經確認后，本次通信結束。9)節點其它外圍器件選取。由于受到節點體積的約束，其它外圍器件選取盡量小 的封裝(一般是0603型貼片式封裝)。同時要給節點設計JTAG接口，用以燒錄程序及在線 仿真。其它器件還包括外部存儲器件、外部晶振、全向天線等。10)節點功耗管理設計。通過實驗我們可以測得，無線多媒體傳感器網絡節點的無 線通信模塊是整個節點的所有模塊中耗電量最大的模塊，而傳感器節點的主要功能之一就 是進行無線接收與發送，因此必須為傳感器節點設計有效的功耗管理機制。本發明的功耗 管理主要包括了系統級功耗管理，軟件代碼級優化，寄存器傳輸優化和后端綜合布線優化。 系統級功耗管理將在節點沒有操作的時候，使之進入睡眠狀態，在預設時間來臨的時候，產 生中斷喚醒；軟件代碼級優化，即節點采用了良好的編碼風格，減少冗余編碼，優化后的代 碼節省了 CPU處理時間，使功耗大為降低；在寄存器傳輸方面，本發明采用了硬件結構優化 和系統流水線處理并行的優化策略，同時降低寄存器電容的片內存儲器模塊劃分，降低活 動因子的信號門控，減少毛刺的傳播速度等，以此使寄存器傳輸功耗大為降低；在后端綜合 布線方面，本發明采用了優化電路，減少操作，修改信號相關關系等方式，進一步減少了綜 合毛刺的產生概率。11)節點可擴展性設計。隨著集成電路和嵌入式技術的飛速發展，本發明也必將不 斷地改進和完善。因此，在節點設計過程中，預留了充分的接口，包括超過多個的主控模塊 輸入輸出接口，以便今后的調用和擴展，便于后續產品的延續開發。12)節點抗干擾性設計。由于傳感器節點具有高頻無線通信模塊，且節點體積較 小，布線較密，因此對節點的抗干擾設計要求較高。本發明在節點的高頻無線通信部分設計 加載濾波電容，在IC上并接高頻電容，采用密集布線以減少高頻噪聲發射；在傳播路徑抑 制方面，節點設計出帶有濾波電路的穩定電源，在I/O 口與噪聲源之間加以隔離，同時，將 干擾源與敏感器件分離。13)節點系統軟件設計。節點的系統軟件控制所有實時任務協調一致運行，系統根 據任務要求，進行資源管理，消息處理，任務調度，異常處理，并分配優先級，系統根據各個 任務的優先級，進行動態切換和調度。14)軟件可靠性設計。本發明中的軟件可靠性設計主要包括了抗干擾設計和容錯 設計。軟件抗干擾設計是硬件抗干擾設計的輔助方法。本發明中，采用抑制迭加在信號通 路上噪聲的數字濾波和減少冗余指令的方法，采用精簡指令系統。當硬件出故障時，軟件能 迅速感知并采取相應補救措施。對一些重要數據，可采用密文形式發送。
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權利要求
一種無線多媒體傳感器網絡節點間無縫高效的通信方法，其特征在于該方法基于的傳感器節點由五個主要模塊構成處理器模塊、無線多媒體傳感器網絡ZigBee通信模塊、傳感器模塊、存儲器模塊和供電模塊；傳感器節點部署在某一監測區域，通過ZigBee無線通信模塊接收和轉發由上一跳節點發送來的數據，多媒體傳感器節點與普通傳感器節點間無需進行協議的轉換，最后通過因特網將數據傳回管理中心；該無線多媒體傳感器網絡節點間無縫高效的通信方法如下步驟1)管理中心選擇數據源節點管理中心根據監測需求在無線多媒體傳感器網絡覆蓋的區域中選擇一個要查看的監測地點附近的傳感器節點作為本次數據源節點，步驟2)管理中心計算路由管理中心在選定本次監測的數據源節點后，計算出管理中心到數據源節點的最佳路徑作為本次數據傳輸的路由線路，設為R{管理中心，網關節點，匯聚節點，轉發節點n-1，...，轉發節點2，轉發節點1，數據源節點}，步驟3)管理中心發送命令管理中心按照本次計算的路由線路將數據請求命令幀發送至數據源節點，并且在命令中攜帶本次的路由信息，本次路由線路上的每個節點在收到上一跳節點發送過來的數據請求命令幀后，發送命令確認幀對其進行確認，步驟4)數據源節點對數據進行分組數據源節點在接收到管理中心發送來的攜帶路由信息的數據請求命令幀后，對本次需發送的傳感數據進行分組，每個分組包括多個無線多媒體傳感器網絡數據幀，根據無線多媒體傳感器網絡數據量大的特點，分組確認模式將大量減少無線多媒體傳感器網絡中的幀流量，比普通的單幀確認模式的傳輸時間要少得多，減少了大量的能耗，從而有效提高無線多媒體傳感器節點的生存期，步驟5)發送數據分組1設本次需發送的數據分組為數據分組1，數據分組2，...，數據分組M；數據源節點在完成對發送數據的分組后，進入發送模式，根據路由信息，將數據分組1中的數據幀連續發送到它的下一跳節點中轉節點1，發送完數據分組1后，進入接收模式，等待接收中轉節點1發送數據分組1的確認幀，步驟6)轉發數據分組1中轉節點1在接收完數據源節點發送的數據分組1后，進入發送模式，先發送數據分組1的確認幀給它的上一跳節點數據源節點，然后將數據分組1發送到它的下一跳節點中轉節點2，發送完成后，進入接收模式，等待接收中轉節點2發送數據分組1的確認幀，步驟7)發送全部數據分組數據源節點在接收到中轉節點1發送的數據分組1的確認幀后，等待一定時間間隔，發送數據分組2，等待數據分組2的確認幀，直到全部數據分組發送完成，收到數據分組M的確認幀后，進入睡眠模式，步驟8)轉發全部數據分組中轉節點1在收到中轉節點2的數據分組1的確認幀后，接收數據源節點發送的數據分組2的數據幀，接收完數據分組2的數據幀后，進入發送模式，先向數據源節點發送數據分組2的確認幀，然后向中轉節點2發送數據分組2；等待中轉節點2發送的數據分組2的確認幀，直到全部數據分組轉發完成，收到數據分組M的確認幀后，進入睡眠模式，步驟9)全部數據分組到達網關節點數據分組通過中轉節點的轉發后，最終全部到達網關節點，中轉節點在收到數據分組M的確認幀后，進入睡眠模式，網關節點在接收完全部數據分組，并向匯聚節點發送一個數據分組M的確認幀后，將全部數據分組通過協議轉換，轉換為能通過Internet傳輸的數據幀格式，通過Internet傳送到管理中心，步驟10)全部數據分組到達管理中心，經確認后，本次通信結束。
全文摘要
無線多媒體傳感器網絡節點間無縫高效的通信方法涉及無線多媒體傳感器網絡中兩種功能不同的節點之間通信的解決方法，該方法基于的傳感器節點由五個主要模塊構成處理器模塊、無線多媒體傳感器網絡ZigBee通信模塊、傳感器模塊、存儲器模塊和供電模塊；傳感器節點部署在某一監測區域，通過ZigBee無線通信模塊接收和轉發由上一跳節點發送來的數據，多媒體傳感器節點與普通傳感器節點間無需進行協議的轉換，最后通過因特網將數據傳回管理中心；該通信機制實現了多媒體傳感器節點與普通傳感器節點間的無縫高效的通信，且無需進行多媒體傳感器網絡通信協議與普通傳感器網絡通信協議的轉換。
文檔編號H04W40/02GK101860908SQ201010155848
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月23日 優先權日2010年4月23日
發明者凡高娟, 葉寧, 孫力娟, 沙超, 王汝傳, 肖甫, 陳庭德, 黃小桑, 黃海平 申請人:南京郵電大學