專利名稱：無線傳感器網絡內進行有向無線數據傳輸的方法
技術領域：
本發明屬于無線傳感器網絡數據傳輸技術領域，具體涉及一種無線傳感器網絡內進行有向無線數據傳輸的方法。
背景技術：
在無線傳感器網絡體系結構中，網絡層的路由技術對無線傳感器網絡的性能好壞有著重要影響。經過國內外學者的研究，提出了許多針對無線傳感器網絡的路由協議。從網絡拓撲結構的角度，這些協議大體的可以分為兩類平面路由協議和分簇路由協議。在平面路由協議中，所有網絡節點的地位是平等的，不存在等級和層次差異。它 們通過相互之間的局部操作和信息反饋來生成路由。在這類協議中，目的節點(sink)向監測區域的節點(source)發出查詢命令，監測區域內的節點收到查詢命令后，向目的節點發送監測數據。平面路由的優點是簡單、易擴展，無須進行任何結構維護工作，所有網絡節點的地位平等，不易產生瓶頸效應，因此具有較好的健壯性。典型的平面路由算法有 DD(directed diffusion), SAR(sequential assignment routing), SPIN(sensorprotocols for information via negotiation), Romor Routing 等。平面路由的最大缺點在于網絡中無管理節點，缺乏對通信資源的優化管理，自組織協同工作算法復雜，對網絡動態變化的反應速度較慢等。在分簇路由協議中，網絡通常被劃分為簇。所謂簇，就是具有某種關聯的網絡節點集合。每個簇由一個簇首和多個簇內成員組成，低一級網絡的簇首是高一級網絡中的簇內成員，由最高層的簇首與基站BS (base station)通信。這類算法將整個網絡劃分為相連的區域。在分簇的拓撲管理機制下，網絡中的節點可以劃分為簇首節點和成員節點兩類。在每個簇內，通過一定的機制選取某個節點作為簇首，用于管理或控制整個簇內成員節點，協調成員節點之間的工作，負責簇內信息的收集和數據的融合處理以及簇間轉發。分簇路由機制具有以下幾個優點1.成員節點大部分時間可以關閉通信模塊，由簇首構成一個更上一層的連通網絡來負責數據的長距離路由轉發。這樣既保證了原有覆蓋范圍內的數據通信，也在很大程度上節省了網絡能量；2.簇首融合了成員節點的數據之后再進行轉發，減少了數據通信量，從而節省了網絡能量；3.成員節點的功能比較簡單，無須維護復雜的路由信息。這大大減少了網絡中路由控制信息的數量，減少了通信量；4.分簇拓撲結構便于管理，有利于分布式算法的應用，可以對系統變化作出快速反應，具有較好的可擴展性，適合大規模網絡；5.與平面路由相比，更容易克服傳感器節點移動帶來的問題。但因為有很多的應用中，固定節點分布有限，通過路由算法等進行路由判斷需要耗費一定的資源，因此在此類有限節點的無線傳感器網絡中，找到一種簡易的路由方法，對于信息的傳輸與傳遞，往往會更加有效。本發明因此而來。
發明內容
本發明目的在于提供一種無線傳感器網絡內進行有向無線數據傳輸的方法，解決了現有技術中通過路由算法等進行路由判斷耗費能耗太大等問題。為了解決現有技術中的這些問題，本發明提供的技術方案是 一種無線傳感器網絡內進行有向無線數據傳輸的方法，所述無線傳感器網絡內設置有基本監測節點和匯聚節點，其特征在于所述方法包括以下步驟( I)確定網絡范圍和網絡內節點/[目息步驟通過基本監測節點確定基本監測節點的地理位置信息、節點功能信息和節點類型信息；并通過匯聚節點確定匯聚節點的地理位置以及無線傳感器網絡的網絡范圍；(2)構建無線有向路由表步驟根據基本監測節點信息傳輸至匯聚節點(網關)的距離確定基本監測節點向附近節點傳輸第一跳信息的最優、次優直至第四優的路徑，并將這些路徑信息寫入路由表；(3)數據傳輸步驟進行數據傳輸時，基本監測節點按照路由表內規定的路由路徑信息優先次序向匯聚節點進行有向數據傳輸，直至數據成功傳送到匯聚節點。優選的，所述方法中無線傳感器網絡內的節點數量控制在30個以內。優選的，所述方法步驟(I)節點的地理位置通過節點的定位獲得，匯聚節點通過自身的地理位置與基本監測節點的地理位置的距離獲得無線傳感器網絡的網絡范圍。本發明提供一種簡易的有向無線路由的方法，用以提高路由效率，達到延長網絡生命周期的目的。無線傳感器網絡傳輸信息，最終是要通過匯聚節點(網關)與計算機連接，有計算機對于無線傳感器網絡所獲得的龐大數據進行處理。在有限節點(一般在30個節點以內效果較好)所構成的無線傳感器網絡中，按照指向性信息傳輸的原則，事先確定可能的信息傳輸路由路徑，以減少很多無效的探索通信的過程，以達到提高路由效率，延長網絡生命周期的目的。本發明的具體方法包括首先確定基本監測節點的網絡范圍，生成地理位置信息。提取基本監測節點的功能，生成節點功能信息。提取基本監測節點的節點類型，生成節點類型信息。然后明確匯聚節點(網關)的位置。明確基本監測節點傳輸信息的第一跳的最優、次優直至第四優的路徑。將上述信息寫入基本監測節點的路由表。最后各基本監測節點的信息傳輸按照上述明確規定的路由信息進行信息傳輸，直至信息傳送到匯聚節點。本方法可以減少路由計算時間，提高路由效率，延長無線傳感器網絡的生命周期。相對于現有技術中的方案，本發明的優點是本發明技術方案通過預先探測獲得最優到第四優的路徑，獲得數據傳輸的可選方向，按照此方法進行循環，獲得數據傳輸的有向路由，因此本方法可以減少路由計算時間，提高路由效率，延長無線傳感器網絡的生命周期。
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述圖I為簡易有向路由表的路由信息確定流程2為基于簡易有向路由表進行信息傳輸的處理流程圖
具體實施例方式以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本發明而不限于限制本發明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進一步調整，未注明的實施條件通常為常規實驗中的條件。實施例如圖I和圖2所示，本實施例具體的包括兩個過程簡易有向路由表的路由信息確定流程、基于簡易有向路由表進行信息傳輸的處理流程。簡易有向路由表的路由信息確定流程按照如下步驟進行 I)繪制無線傳感網絡內所有節點分布圖；2)將全網絡節點分布圖映射到空間坐標系中，標定所有節點的坐標；3)根據各基本監測節點至匯聚節點的距離確定繪制各基本監測節點至匯聚節點的路徑圖；4)根據3)的路徑圖標定節點信息至附近節點的最優、次優至四優選擇信息通路；5)將4)標定的結果作為路由選擇寫入路由表。基于簡易有向路由表進行信息傳輸的處理流程按照如下步驟進行I)無線傳感網絡內基本監測節點采集信息；2)基本監測節點向本節點的路由表I號(最優路徑)節點傳遞信息；3)判斷信息是否傳遞成功；當傳遞成功時，判斷傳遞到達的節點是否為匯聚節點；當傳遞不成功時，向本節點的路由表2號(次優路徑)節點傳遞信息，依次傳遞直至輪詢到本節點的路由表4號(四優路徑)節點，當向本節點的路由表4號(四優路徑)節點傳遞信息不成功時，傳輸信息結束；4)當傳遞到達的節點不為匯聚節點，由該節點向下一節點繼續傳輸直至到達的節點為匯聚節點；當傳遞到達的節點為匯聚節點，信息傳輸結束，可以進行信息處理。本實施例進行仿真實驗時，可以按照如下步驟進行I)建立全網絡節點分布圖；2 )將全網絡節點分布圖映射到空間坐標系中；3)確定匯聚節點(網關)的空間位直；4)明確標注各節點之間的距離；5)明確標注各節點信息傳輸至匯聚節點(網關)的距離；6)根據各節點信息傳輸至匯聚節點(網關)的距離，明確標注各節點信息傳輸至匯聚節點(網關)的最優傳輸路徑第一跳所需要經過的節點、次優傳輸路徑第一跳所需要經過的節點，以此類推至第四優傳輸路徑第一跳所需要經過的節點；7)按照6)的原則，明確標注所有節點的最優至第四優路由的路徑；8)將上述構造好的簡易路由選擇寫入各個節點的路由表。9)各節點信息傳輸時按照上述傳輸原則進行最佳、次佳、……直至第四佳傳輸節點的信息傳輸；10)依此路由原則進行無線傳感器網絡的信息傳輸，直至傳輸到匯聚節點(網關)。依此可以迅速建立簡易有向路由表，再根據圖2的信息傳輸處理流程，即可得到迅速、簡潔的信息傳輸的路徑，達到減少路由計算時間，提高路由效率，進而延長傳感器網絡生命周期的目的。上述實例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人是能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根 據本發明精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種無線傳感器網絡內進行有向無線數據傳輸的方法，所述無線傳感器網絡內設置有基本監測節點和匯聚節點，其特征在于所述方法包括以下步驟 (1)確定網絡范圍和網絡內節點信息步驟 通過基本監測節點確定基本監測節點的地理位置信息、節點功能信息和節點類型信息；并通過匯聚節點確定匯聚節點的地理位置以及無線傳感器網絡的網絡范圍； (2)構建無線有向路由表步驟 根據基本監測節點信息傳輸至匯聚節點(網關)的距離確定基本監測節點向附近節點傳輸第一跳信息的最優、次優直至第四優的路徑，并將這些路徑信息寫入路由表； (3)數據傳輸步驟 進行數據傳輸時，基本監測節點按照路由表內規定的路由路徑信息優先次序向匯聚節點進行有向數據傳輸，直至數據成功傳送到匯聚節點。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述方法中無線傳感器網絡內的節點數量控制在30個以內。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述方法步驟(I)節點的地理位置通過節點的定位獲得，匯聚節點通過自身的地理位置與基本監測節點的地理位置的距離獲得無線傳感器網絡的網絡范圍。
全文摘要
本發明公開了一種無線傳感器網絡內進行有向無線數據傳輸的方法，所述無線傳感器網絡內設置有基本監測節點和匯聚節點，包括以下步驟(1)通過基本監測節點確定基本監測節點的地理位置信息、節點功能信息和節點類型信息；并通過匯聚節點確定匯聚節點的地理位置以及無線傳感器網絡的網絡范圍；(2)根據基本監測節點信息傳輸至匯聚節點的距離確定基本監測節點向附近節點傳輸第一跳信息的最優、次優直至第四優的路徑，并將這些路徑信息寫入路由表；(3)基本監測節點按照路由表內規定的路由路徑信息優先次序向匯聚節點進行有向數據傳輸，直至數據成功傳送到匯聚節點。該方法可以減少路由計算時間，提高路由效率，延長無線傳感器網絡的生命周期。
文檔編號H04W84/18GK102883396SQ20121032006
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月3日 優先權日2012年9月3日
發明者陳逸宇 申請人:蘇州兩江科技有限公司