專利名稱：基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方 法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線傳感網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域中，對(duì)于大規(guī)模的無線傳感 網(wǎng)絡(luò)，通常采用分簇的層次化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，如圖1所示，圖1是現(xiàn)有技術(shù)無線傳 感網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖。該網(wǎng)絡(luò)一般包括傳感節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)三種節(jié)點(diǎn)，傳感節(jié)點(diǎn) 負(fù)責(zé)收集各種數(shù)據(jù)，多個(gè)相鄰的傳感節(jié)點(diǎn)聚合成簇，簇頭節(jié)點(diǎn)由簇內(nèi)的各傳感節(jié)點(diǎn)選舉產(chǎn) 生，簇頭節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接收該簇內(nèi)的傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)并負(fù)責(zé)管理該簇的各傳感節(jié)點(diǎn)， 匯聚節(jié)點(diǎn)接收整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)并對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理。當(dāng)有事件發(fā)生時(shí)，事件數(shù)據(jù)首先在 簇頭聚合，然后通過簇頭在簇間通過多跳路由方式傳回匯聚節(jié)點(diǎn)。對(duì)大規(guī)模傳感網(wǎng)絡(luò)，由于 節(jié)點(diǎn)數(shù)和簇的數(shù)量都比較多，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也比較大，使得數(shù)據(jù)傳輸時(shí)存在較大延時(shí)，甚至 產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生緊急事件時(shí)，這種延時(shí)或者擁塞將帶來嚴(yán)重的后果。因此如何 在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中提高緊急事件數(shù)據(jù)的傳輸實(shí)時(shí)性是一個(gè)關(guān)鍵問題。目前，通常采用數(shù)據(jù)融合方法、擁塞避免機(jī)制和數(shù)據(jù)可靠傳輸方法來提高大規(guī)模 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸效率和減少數(shù)據(jù)延時(shí)。由于每個(gè)簇包含一個(gè)簇頭和多個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，來自多個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)之間存在冗 余，因此，簇頭在轉(zhuǎn)發(fā)這些數(shù)據(jù)時(shí)需要先進(jìn)行融合，將多個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)融合成一個(gè)或更 少個(gè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)融合方法可以大大減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)傳輸 效率，減少傳輸延時(shí)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的擁塞避免機(jī)制借鑒有線網(wǎng)絡(luò)的擁塞避免機(jī)制。擁塞避免機(jī)制主要 是通過監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量情況和數(shù)據(jù)傳輸情況，如網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)隊(duì)列長度和數(shù)據(jù) 的丟失率，根據(jù)這些參數(shù)來判斷網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)將要發(fā)生擁塞時(shí)，通過控制源節(jié)點(diǎn) 的數(shù)據(jù)發(fā)送速率或網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)的排隊(duì)和調(diào)度測量等方法，來調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量狀況， 避免網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。數(shù)據(jù)可靠傳輸方法主要是通過在數(shù)據(jù)傳輸過程中，對(duì)每跳數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)或確 認(rèn)，或通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多路傳輸，來減少數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤重傳，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，減少傳輸延 時(shí)。然而，上述三種方法均存在不足由于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，數(shù)據(jù)融合方法只是減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)?量，但沒有考慮融合后不同數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和分類；擁塞避免機(jī)制和數(shù)據(jù)可靠傳輸方法盡管在 一定情況下考慮了不同數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，但一般只簡單地將數(shù)據(jù)分為緊急數(shù)據(jù)和普通數(shù)據(jù)兩 類，數(shù)據(jù)區(qū)分較為簡單，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)多樣化時(shí)無法達(dá)到較好的區(qū)分效果和傳輸效果，從而影 響到數(shù)據(jù)傳輸效率和質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法傳輸 效率和質(zhì)量不高的缺陷，提供一種傳輸效率較高、傳輸質(zhì)量較高的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù) 據(jù)傳輸方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法，所 述方法包括以下步驟步驟Sl 簇頭節(jié)點(diǎn)收到簇內(nèi)傳感節(jié)點(diǎn)的傳輸數(shù)據(jù)后，對(duì)每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)初始化標(biāo)記 一個(gè)相同的最低優(yōu)先級(jí)數(shù)；步驟S2 對(duì)于所述簇頭節(jié)點(diǎn)接收到所有待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，將同一類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行融 合，融合后數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)為該類型所有數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)相加之和；步驟S3 對(duì)所述融合后的數(shù)據(jù)按優(yōu)先級(jí)由高到低的順序進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。進(jìn)一步，在上述數(shù)據(jù)傳輸方法中，所述步驟S2具體包括對(duì)同一類型的多個(gè)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行合并成一個(gè)該類型的新數(shù)據(jù)，且該多個(gè)傳輸數(shù)據(jù) 的優(yōu)先級(jí)相加為該新數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)。進(jìn)一步，在上述數(shù)據(jù)傳輸方法中，所述步驟S2還包括若某個(gè)數(shù)據(jù)未被融合，則該數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)保持不變。進(jìn)一步，在上述數(shù)據(jù)傳輸方法中，所述融合的數(shù)據(jù)包括簇內(nèi)傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)及簇 頭節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，在上述數(shù)據(jù)傳輸方法中，所述步驟S3還包括對(duì)于具有相同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)，則隨機(jī)選擇傳輸順序。本發(fā)明還提供一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于對(duì)每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)初始化標(biāo)記一個(gè)相同的最低優(yōu)先級(jí)數(shù)的優(yōu)先級(jí)初始化模 塊；連接于該優(yōu)先級(jí)初始化模塊、用于對(duì)簇頭節(jié)點(diǎn)接收到所有待轉(zhuǎn)發(fā)的同一類型的數(shù) 據(jù)進(jìn)行融合的數(shù)據(jù)融合模塊；及連接于該數(shù)據(jù)融合模塊、用于對(duì)所述融合后的數(shù)據(jù)按優(yōu)先級(jí)由高到低的順序進(jìn)行 轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊。本發(fā)明基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)中通過對(duì)簇頭的數(shù)據(jù)融合和轉(zhuǎn) 發(fā)機(jī)制的改進(jìn)，提高了簇頭節(jié)點(diǎn)的工作效率，進(jìn)而提高了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸效率及整個(gè)無線 傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法較佳實(shí)施例的流程示意圖；圖3是本發(fā)明基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)較佳實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式基于現(xiàn)有無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法中沒有考慮不同數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和分類，導(dǎo)致其數(shù)據(jù)區(qū)分效果和傳輸效果不好，本發(fā)明的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法通過對(duì)傳輸 數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)定義來判斷其傳輸?shù)南群箜樞?，并按照該順序進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而提高數(shù) 據(jù)傳輸?shù)墓ぷ餍?，進(jìn)而提高整個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能。請(qǐng)參閱圖2，圖2是本發(fā)明基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)較佳實(shí)施例 的流程示意圖。本發(fā)明的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法包括以下步驟步驟Sl 簇頭節(jié)點(diǎn)收到簇內(nèi)傳感節(jié)點(diǎn)的傳輸數(shù)據(jù)后，對(duì)每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)初始化標(biāo)記 一個(gè)相同的最低優(yōu)先級(jí)數(shù)。步驟S2 對(duì)于所述簇頭節(jié)點(diǎn)接收到所有待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，將同一類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行融 合，融合后數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)為該類型所有數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)相加之和。步驟S3 對(duì)所述融合后的數(shù)據(jù)按優(yōu)先級(jí)由高到低的順序進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在步驟Sl中，無線傳感網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)簇包含一個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)和多個(gè)簇內(nèi)的傳感節(jié)點(diǎn)， 所述傳感節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集各種數(shù)據(jù)，并匯集到該簇頭節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。傳感節(jié)點(diǎn)傳輸一種或 多種類型的傳輸數(shù)據(jù)，對(duì)于每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化標(biāo)記一個(gè)相同的最低優(yōu)先級(jí)數(shù)，例如 1，即每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)，不論其數(shù)據(jù)類型是否相同，其對(duì)應(yīng)的初始化優(yōu)先級(jí)數(shù)均標(biāo)記為1。在步驟S2中，所述簇頭節(jié)點(diǎn)接收并轉(zhuǎn)發(fā)其簇內(nèi)的多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)的傳輸數(shù)據(jù)，該多 個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)的傳輸數(shù)據(jù)包括多個(gè)類型相同或不同的傳輸數(shù)據(jù)，為了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，故 簇頭在轉(zhuǎn)發(fā)前需要對(duì)同一類型的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，即對(duì)同一類型的多個(gè)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行合 并成一個(gè)該類型的新數(shù)據(jù)，且該多個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)相加為該新數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)，即該新 數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)為該類型所有數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)相加之和。所述步驟S2還包括若某個(gè)數(shù)據(jù)未被融合，表明該類型數(shù)據(jù)只有一個(gè)源節(jié)點(diǎn)，則 數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)保持不變。需要說明的是，由于在無線傳感分簇網(wǎng)絡(luò)中，簇頭節(jié)點(diǎn)是在簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)中選舉產(chǎn)生 的，所以簇頭節(jié)點(diǎn)也可能有數(shù)據(jù)需要傳輸。故當(dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)據(jù)融合時(shí)，簇頭節(jié)點(diǎn)也有 數(shù)據(jù)產(chǎn)生，則將簇頭節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)等同普通簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，即先將簇頭節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)初始化 為最低優(yōu)先級(jí)后進(jìn)行相應(yīng)融合處理。在步驟S3中，對(duì)所述融合后的數(shù)據(jù)按優(yōu)先級(jí)由高到低進(jìn)行順序傳輸。其中優(yōu)先級(jí) 數(shù)越大，則表示其優(yōu)先級(jí)越高，該數(shù)據(jù)越重要，故該數(shù)據(jù)將被優(yōu)先傳輸。這樣，對(duì)于被多個(gè)節(jié) 點(diǎn)發(fā)送過來的同一類型的數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)越高，則該數(shù)據(jù)在簇頭數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)將會(huì)被越早傳輸， 使得網(wǎng)絡(luò)中共同的重要數(shù)據(jù)優(yōu)先被轉(zhuǎn)發(fā)傳輸，以避免網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。步驟S3還包括對(duì)于具有相同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)，則隨機(jī)選擇傳輸順序。以下將舉例詳細(xì)描述本發(fā)明基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法。對(duì)于一個(gè)分簇?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)，所有傳感節(jié)點(diǎn)(sensor node)的數(shù)據(jù)都通過簇頭收 集，融合后轉(zhuǎn)發(fā)至匯聚節(jié)點(diǎn)(sink)。首先，將所有節(jié)點(diǎn)生成的數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)初始化為1。其次，假設(shè)在某個(gè)時(shí)刻，簇頭節(jié)點(diǎn)A自身產(chǎn)生了兩種類型的數(shù)據(jù)DATA1、DATA2(這 里用DATAl表示其為第一種類型的數(shù)據(jù))，且該簇中有兩個(gè)簇內(nèi)傳感節(jié)點(diǎn)S1、S2在該時(shí)刻向 簇頭節(jié)點(diǎn)A傳輸了它們的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)分別為Sl節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)DATA2，S2節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)DATA1、 DATA2、DATA3 ；簇頭節(jié)點(diǎn)A收到上述數(shù)據(jù)后根據(jù)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行融合，最終融合為三種類型數(shù) 據(jù)DATA1、DATA2和DATA3，優(yōu)先級(jí)分別為2、3和1。即融合后的數(shù)據(jù)DATAl包括簇頭節(jié)點(diǎn)A自身的數(shù)據(jù)DATAl及S2節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)DATA1，該兩個(gè)DATAl數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)數(shù)相加后為融合后 的數(shù)據(jù)DATAl的優(yōu)先級(jí)數(shù)。同理可知，融合后的數(shù)據(jù)DATA2及DATA3的優(yōu)先級(jí)數(shù)。數(shù)據(jù)優(yōu) 先級(jí)變化過程如表1所示。表1數(shù)據(jù)傳輸中的優(yōu)先級(jí)變化過程
權(quán)利要求
1.一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 步驟Si 簇頭節(jié)點(diǎn)收到簇內(nèi)傳感節(jié)點(diǎn)的傳輸數(shù)據(jù)后，對(duì)每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)初始化標(biāo)記一個(gè)相同的最低優(yōu)先級(jí)數(shù)；步驟S2:對(duì)于所述簇頭節(jié)點(diǎn)接收到所有待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，將同一類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合， 融合后數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)為該類型所有數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)相加之和；步驟S3 對(duì)所述融合后的數(shù)據(jù)按優(yōu)先級(jí)由高到低的順序進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟S2具體包括對(duì)同一類型的多個(gè)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行合并成一個(gè)該類型的新數(shù)據(jù)，且該多個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的優(yōu) 先級(jí)相加為該新數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟S2還包括 若某個(gè)數(shù)據(jù)未被融合，則該數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)保持不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述融合的數(shù)據(jù)包括簇內(nèi)傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù) 據(jù)及簇頭節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟S3還包括 對(duì)于具有相同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)，則隨機(jī)選擇傳輸順序。
6.一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括用于對(duì)每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)初始化標(biāo)記一個(gè)相同的最低優(yōu)先級(jí)數(shù)的優(yōu)先級(jí)初始化模塊； 連接于該優(yōu)先級(jí)初始化模塊、用于對(duì)簇頭節(jié)點(diǎn)接收到所有待轉(zhuǎn)發(fā)的同一類型的數(shù)據(jù)進(jìn) 行融合的數(shù)據(jù)融合模塊；及連接于該數(shù)據(jù)融合模塊、用于對(duì)所述融合后的數(shù)據(jù)按優(yōu)先級(jí)由高到低的順序進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā) 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法，所述方法包括以下步驟步驟S1簇頭節(jié)點(diǎn)收到簇內(nèi)傳感節(jié)點(diǎn)的傳輸數(shù)據(jù)后，對(duì)每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)初始化標(biāo)記一個(gè)相同的最低優(yōu)先級(jí)數(shù)；步驟S2對(duì)于所述簇頭節(jié)點(diǎn)接收到所有待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，將同一類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，融合后數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)為該類型所有數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)相加之和；步驟S3對(duì)所述融合后的數(shù)據(jù)按優(yōu)先級(jí)由高到低的順序進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明還提供一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)中通過對(duì)簇頭的數(shù)據(jù)融合和轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的改進(jìn)，提高了簇頭節(jié)點(diǎn)的工作效率，進(jìn)而提高了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸效率及整個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能。
文檔編號(hào)H04W28/18GK102098733SQ201010592229
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者徐剛, 范光宇 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院