專利名稱：無線傳感器網絡數據監測方法
技術領域：
本發明屬于網絡技術領域，具體涉及一種無線傳感器網絡BiAble式數據監測方法。
背景技術：
無線傳感器網絡包含大量的傳感器節點，可感知周圍的信息，能夠感知的信息有 環境溫度、濕度等等。基于無線傳感器網絡的應用常需要對一些異常的傳感器感知到的異 常數據進行預警處理，而異常的感知數據往往出現在一個很小的范圍內，通常在某個節點 的k跳范圍內的節點上。因此我們需要能夠對這些異常區域進行感知并對感知數據進行監 測。最簡單直觀的監測方法是每個結點將自己的傳感模塊得到的數據定期向Sink節 點報告。由Sink節點定期得到被監測區域傳感器結點的所有當前感知數據，Sink結點根 據所有結點的取值找到警戒值超標的區域。另一種數據監測方法是隨機BiAble式的預警方法，這種方法不需要每個結點按 照某個時間間隔定期通過耗費能量的多跳數據傳輸向Sink結點匯報當前的感知數據，而 是每個結點定期產生BiAble，即定期向周圍k跳范圍廣播狀態監測消息(k是一個相對網絡 尺寸來說較小的值)，若發現監測值超標則向Sink結點報告，若監測值未超標則不做任何 處理，等待下一個檢查周期。第一種方法需要每個結點將感知的數據通過其他結點的轉發傳回Sink節點，每 個節點既需要承擔定期感知數據的任務又需要承擔其他節點向Sink節點匯報時的消息傳 遞任務。這兩部分任務都會消耗傳感器網絡上結點的大量能量，縮短傳感器網絡的生命期。第二種方法需要每個結點定期向周圍k跳交換狀態消息，雖然能夠在一定程度 上減少不必要的結點向Sink節點的匯報消息的數量，從而減少無線傳感器結點間消息傳 遞的能量消耗，但仍然會帶來一些冗余的消息交換。比如，兩個相距很近(小于k跳)的結 點同時向周圍k跳范圍廣播狀態監測消息，會使某些結點在很短的時間間隔內重復感知和 匯報數據，帶來不必要的能量消耗。
發明內容
本發明克服了現有技術的不足，提出了一種無線傳感器網絡BiAble式數據監測 方法，所述方法在傳感器網絡中部署后，能夠以一個低能耗的方式定期監測傳感器數據，探 測可能的數據異常的區域。本發明的技術方案為無線傳感器網絡BiAble式數據監測方法，所述監測方法在 無線傳感器網絡中設置有節點和Sink節點，所述節點能夠產生BiAble，所述BiAble是所 述節點向周圍k跳(k是一個相對網絡尺寸來說較小的值)范圍內廣播狀態監測消息，所述 Sink節點為匯聚節點，就是能夠接受所有節點傳輸包的某個特殊節點；所述監測方法通過一次網絡結點間的”Grading”消息傳播實現對BiAble中心的
3選取，Bubble中心的選取滿足兩個最近的BiAble不會有太多重合，利用這些距離適當的 Bubble，檢測是否在本BiAble區域內有異常數據出現，及時向Sink結點匯報。所述“Grading”消息傳播的具體過程為"Grading"消息傳播由Sink結點發起一次生成樹(spanning)傳播過程，實現 Bubble中心(稱為i級結點)的選取，所述i級結點記為距所述Sink結點i*(2k+l)跳的 結點，目的是使相鄰級別的結點間的距離不小于業+1跳，避免相鄰級別的結點作為BiAble 中心產生重疊的BiAble (半徑為k)，每個結點首先檢查自己是否收到過“Grading”消息，若 是，則直接丟棄該消息，若否，則檢查自己是否是第iM2k+l)跳結點，若是則標注自己是i 級結點，否則繼續轉發“Grading”消息，直到所有結點都收到過“Grading”消息為止。本發明具有如下有益效果1)本發明是完全分布式實現；2)在無線傳感器網絡中選取一部分結點而不是全部作為BiAble中心，可以極大 地減少不必要的傳感器結點間消息傳輸，延長無線傳感器網絡生命周期；3)使用生成樹(spanning tree)方式進行一次消息傳遞，得到所有的BiAble中 心，消耗的消息量較少；4)Bubble中心間的距離適當，使得由Bubble中心產生的距離最近的兩個Bubble 不會有太多的重合，利用這些距離適當的BiAble，檢測是否在本BiAble區域內有異常數據 出現，及時向Sink結點匯報，可以減少不必要的傳感器結點間消息傳輸，延長無線傳感器 網絡生命周期。
圖1表示當k = 2時“Grading”消息的傳播示意圖，圖中箭頭表示一次消息以一 種生成樹(spanning)的方式在結點間的傳遞。圖2為以圖1所示的傳感器網絡拓撲結構為例，從圖1的得到的4個1級結點和 5個2級結點作為BiAble中心，定期向周圍結點廣播k( = 2)為半徑的BiAble，執行定期 傳感器數據監測示意圖。
具體實施例方式以下結合實施例進一步說明。參見圖1和圖2所示，本發明去除了一些冗余消息交換。本發明在無線傳感器網 絡中設置有節點和Sink節點，所述節點能夠產生BiAb 1 e，所述BiAb 1 e是所述節點向周圍k 跳(k是一個相對網絡尺寸來說較小的值)范圍內廣播狀態監測消息，所述Sink節點為匯 聚節點，就是能夠接受所有節點傳輸包的某個特殊節點。本發明是在無線傳感器網絡中選取一部分結點作為BiAble中心，Bubble中心的 選取滿足兩個最近的BiAble不會有太多重合。利用這些距離適當的BiAble，檢測是否在本 BiAble區域內有異常數據出現，及時向Sink結點匯報。本方法可以極大地減少不必要的傳 感器結點間消息傳輸，延長無線傳感器網絡生命周期。本發明為選取BiAble (半徑為k)中 心，使得所有BiAb 1 e中心產生的BiAb 1 e之間沒有太多重合，本方法通過一次網絡結點間的 “Grading”消息傳播實現對BiAble中心的選取，其過程如下
"Grading"消息傳播由Sink結點發起一次生成樹(spanning)傳播過程，實現 BiAble中心(在算法中稱為i級結點)的選取。這里的i級結點記為距Sink結點每 i*(2k+l)跳的結點，目的是使相鄰級別的結點間的距離不小于業+1跳，避免相鄰級別的結 點作為BiAble中心產生重疊的Bubble (半徑為k)。該過程的實現需要每個結點首先檢 查自己是否收到過“Grading”消息，若是，則直接丟棄該消息，若否，則檢查自己是否是第 i* (2k+l)跳結點，若是則標注自己是i級結點，否則繼續轉發“Grading”消息，直到所有結 點都收到過” Grading”消息為止。圖1顯示的是k = 2時“Grading”消息傳播后得到的所 有i級結點，以上“Grading”消息傳播僅實現了相鄰級結點間的距離不小于業+1跳，但同 級結點間的距離仍有可能小于業+1跳。圖2為以圖1所示的傳感器網絡拓撲結構為例，從 圖1的得到的4個1級結點和5個2級結點作為BiAble中心，定期向周圍結點廣播k(= 2)為半徑的BiAble，執行定期傳感器數據監測。因此，如圖2所示，本方法可保證BiAble 中心的選取滿足兩個最近的BiAble不會有太多重合。本發明有以下優點1)本發明可以減少冗余消息交換；2)本發明是在無線傳感器網絡中選取一部分結點作為BiAble中心，Bubble中心 的選取滿足兩個最近的BiAble不會有太多重合。利用這些距離適當的BiAble，檢測是否在 本BiAble區域內有異常數據出現，及時向Sink結點匯報。3)本發明可以極大地減少不必要的傳感器結點間消息傳輸，延長無線傳感器網絡 生命周期。
權利要求
1.無線傳感器網絡BiAble式數據監測方法，所述監測方法在無線傳感器網絡中設置 有節點和Sink節點，所述節點能夠產生BiAble，所述BiAble是所述節點向周圍k跳(k是 一個相對網絡尺寸來說較小的值)范圍內廣播狀態監測消息，所述Sink節點為匯聚節點， 就是能夠接受所有節點傳輸包的某個特殊節點，其特征在于所述監測方法通過一次網絡結點間的”Grading”消息傳播實現對BiAble中心的選取， BiAble中心的選取滿足兩個最近的BiAble不會有太多重合，利用這些距離適當的BiAble， 檢測是否在本BiAble區域內有異常數據出現，及時向Sink結點匯報。
2.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡BiAble式數據監測方法，其特征在于所述 “Grading”消息傳播的具體過程為“Grading”消息傳播由Sink結點發起一次生成樹(spanning)傳播過程，實現BiAble 中心(稱為i級結點)的選取，所述i級結點記為距所述Sink結點iM2k+l)跳的結點，目 的是使相鄰級別的結點間的距離不小于業+1跳，避免相鄰級別的結點作為BiAble中心產 生重疊的BiAble (半徑為k)，每個結點首先檢查自己是否收到過“Grading”消息，若是，則 直接丟棄該消息，若否，則檢查自己是否是第i* (2k+l)跳結點，若是則標注自己是i級結 點，否則繼續轉發“Grading”消息，直到所有結點都收到過“Grading”消息為止。
全文摘要
本發明涉及一種無線傳感器網絡Bubble式數據監測方法，所述監測方法在無線傳感器網絡中設置有節點和Sink節點，所述節點能夠產生Bubble，所述Bubble是所述節點向周圍k跳(k是一個相對網絡尺寸來說較小的值)范圍內廣播狀態監測消息，所述Sink節點為匯聚節點，就是能夠接受所有節點傳輸包的某個特殊節點；所述監測方法通過一次網絡結點間的”Grading”消息傳播實現對Bubble中心的選取，Bubble中心的選取滿足兩個最近的Bubble不會有太多重合，利用這些距離適當的Bubble，檢測是否在本Bubble區域內有異常數據出現，及時向Sink結點匯報。
文檔編號H04W24/00GK102075975SQ20111000328
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月10日 優先權日2011年1月10日
發明者張俊虎 申請人:張俊虎