專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于地理位置信息的移動(dòng)sink傳感器網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種基于地理位置信息的移動(dòng)sink傳感器網(wǎng)絡(luò)，屬于無(wú)線(xiàn)傳感器 網(wǎng)絡(luò)路由。
背景技術(shù)：
無(wú)線(xiàn)多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)是在傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上引入了音頻，視頻，圖像 等多媒體信息感知功能的一種新型傳感器網(wǎng)絡(luò)，其節(jié)點(diǎn)一般裝備有CMOS攝像頭，微型麥克 風(fēng)以及其他具有簡(jiǎn)單環(huán)境數(shù)據(jù)采集功能的傳感器，它們一般布設(shè)在無(wú)人值守的環(huán)境中自主 完成指定的任務(wù)，是一種敏感的無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)。與只具有簡(jiǎn)單環(huán)境數(shù)據(jù)采集功能的傳統(tǒng) WSNs相比，麗SNs能感知信息量豐富的音頻、視頻、圖像等多媒體信息，能實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度，精 準(zhǔn)信息的環(huán)境監(jiān)測(cè)，可廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)可視化監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、安全監(jiān)控、交通監(jiān)控、智能家 居、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。由于多媒體傳感器應(yīng)用的環(huán)境條件復(fù)雜且大多不允許對(duì)“失效”節(jié)點(diǎn)進(jìn)行電池更 換，其能耗明顯大于傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)。因此，如何節(jié)約各節(jié)點(diǎn)有限的電池能量并盡力延長(zhǎng)整 體網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間成為多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要性能指標(biāo)。利用移動(dòng)sink的引入可以平 衡多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的能量消耗，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。 移動(dòng)終端具有以下4個(gè)特性1)具有廣泛存在的特性；2)與傳感器網(wǎng)絡(luò)之間具有間斷的連 通性；3)有空閑的通信與計(jì)算資源可以利用；4)可充電，相對(duì)充足的電量。因此，關(guān)于如何 利用移動(dòng)終端充當(dāng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)sink并有效地收集傳感數(shù)據(jù)的研究引起了研 究人員越來(lái)越多的重視。近年來(lái)，對(duì)于移動(dòng)sink的問(wèn)題，已經(jīng)有很多研究成果。其中TTDD (Two-TierData Dissemination)協(xié)議是支持移動(dòng)sink著名的基于網(wǎng)格的路由協(xié)議。該協(xié)議利用網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 成功的支持了移動(dòng)sink的加入，但是當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)量增大時(shí)，造成節(jié)點(diǎn)能耗顯著增加。因此， 該協(xié)議不能直接應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)。ALS協(xié)議是基于地理信息的支持移動(dòng)sink 的路由協(xié)議。該協(xié)議構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，sink選擇與其最近的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。 但是，當(dāng)出現(xiàn)路由回路的時(shí)候，會(huì)大量消耗傳感器節(jié)點(diǎn)的能量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種基于地理位置信息的移動(dòng)sink傳感器網(wǎng)絡(luò)。該實(shí)用新型 夠有效地支持移動(dòng)sink而且能夠有效平衡網(wǎng)絡(luò)能耗。本實(shí)用新型包括如下技術(shù)特征一種基于地理位置信息的移動(dòng)sink傳感器網(wǎng)絡(luò)， 其特征在于包括源節(jié)點(diǎn)、錨節(jié)點(diǎn)、若干節(jié)點(diǎn)和可移動(dòng)的sink節(jié)點(diǎn)；所述源節(jié)點(diǎn)通過(guò)構(gòu)成傳 送數(shù)據(jù)路徑的節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)連接，錨節(jié)點(diǎn)再與可移動(dòng)的sink節(jié)點(diǎn)連接。所述sink節(jié)點(diǎn)通過(guò)廣播詢(xún)問(wèn)然后選擇信噪比最強(qiáng)的錨節(jié)點(diǎn)V通信作為移動(dòng)前的 錨節(jié)點(diǎn)。所述的傳送數(shù)據(jù)路徑是指網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)遵循如下規(guī)則進(jìn)行連接每個(gè)節(jié)點(diǎn)總是在其一跳鄰居節(jié)點(diǎn)中內(nèi)選擇離目的錨節(jié)點(diǎn)距離最近的節(jié)點(diǎn)連接，如果一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)找不到下 一跳鄰居節(jié)點(diǎn)時(shí)，那么這個(gè)節(jié)點(diǎn)將回溯到上一跳節(jié)點(diǎn)并標(biāo)記自身為阻斷節(jié)點(diǎn)，上一跳節(jié)點(diǎn) 將尋找另外一個(gè)合適鄰居節(jié)點(diǎn)作為下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；該規(guī)則將會(huì)循環(huán)執(zhí)行直到節(jié)點(diǎn)找到合 適的路徑傳送數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果因?yàn)榘ㄔ垂?jié)點(diǎn)、錨節(jié)點(diǎn)、若干節(jié) 點(diǎn)和可移動(dòng)的sink節(jié)點(diǎn)；所述源節(jié)點(diǎn)通過(guò)構(gòu)成傳送數(shù)據(jù)路徑的節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)連接，錨節(jié)點(diǎn) 再與可移動(dòng)的sink節(jié)點(diǎn)連接。因此本實(shí)用新型能夠有效地支持移動(dòng)sink而且能夠有效平 衡網(wǎng)絡(luò)能耗。還能在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中加入錨節(jié)點(diǎn)，移動(dòng)sink能夠通過(guò)錨節(jié)點(diǎn)確定源節(jié)點(diǎn)的位 置。源節(jié)點(diǎn)利用基于地理信息的路由協(xié)議先將數(shù)據(jù)傳送至錨節(jié)點(diǎn)，再由錨節(jié)點(diǎn)傳送至sink 節(jié)點(diǎn)。

圖1是路由示意圖；圖2是路徑阻斷示意圖。
具體實(shí)施方式
0012]本實(shí)用新型為一種基于地理位置信息的移動(dòng)sink傳感器網(wǎng)絡(luò)，包括源節(jié)點(diǎn)、錨節(jié) 點(diǎn)、若干節(jié)點(diǎn)和可移動(dòng)的sink節(jié)點(diǎn)；所述源節(jié)點(diǎn)通過(guò)構(gòu)成傳送數(shù)據(jù)路徑的節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)連 接，錨節(jié)點(diǎn)再與可移動(dòng)的sink節(jié)點(diǎn)連接。本實(shí)用新型的路由協(xié)議為1、選擇合適的錨節(jié)點(diǎn)選擇合適的錨節(jié)點(diǎn)階段分為兩個(gè)步驟，第一個(gè)步驟是自動(dòng)選擇階段，第二個(gè)步驟 是sink控制階段。在時(shí)間上具有先后順序。在第一個(gè)步驟中，sink自動(dòng)選擇信噪比最強(qiáng) 的錨節(jié)點(diǎn)與之通信。當(dāng)sink移動(dòng)到一定的距離時(shí)，采取第二個(gè)步驟，即sink控制階段。在 這個(gè)階段中，sink告知當(dāng)前通信錨節(jié)點(diǎn)停止轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，然后sink再選擇合適的錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行 通信自動(dòng)選擇階段sink節(jié)點(diǎn)廣播詢(xún)問(wèn)消息然后選擇信噪比最強(qiáng)的錨節(jié)點(diǎn)V與其通 信。當(dāng)sink節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的距離比H大時(shí)，sink選擇另外一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)VJt為通信節(jié)點(diǎn)。此時(shí)， 如果僅僅只是像ALS協(xié)議那樣只考慮V與Vn的傳輸鏈路，那么就會(huì)出現(xiàn)以下的問(wèn)題即使 當(dāng)sink節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，數(shù)據(jù)的傳遞仍然會(huì)繞個(gè)大圈子。這樣當(dāng)源節(jié)點(diǎn)不斷向錨節(jié)點(diǎn) 傳送數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)造成大量的不必要的能量消耗。本實(shí)用新型做出如下改進(jìn)將源節(jié)點(diǎn)到最后 一個(gè)暫時(shí)通信節(jié)點(diǎn)V’的距離h與sink節(jié)點(diǎn)到錨節(jié)點(diǎn)Vn的距離h’相比較，如果h’ <h，那 么sink節(jié)點(diǎn)就只與V通信，直到源節(jié)點(diǎn)獲得Vn的地理位置信息，才選擇Vn作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。sink控制階段當(dāng)sink節(jié)點(diǎn)移動(dòng)至遠(yuǎn)處時(shí)，即sink已經(jīng)無(wú)法與任一一個(gè)節(jié)點(diǎn)直 接通信，只能與錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的距離，sink節(jié)點(diǎn)告知當(dāng)前通信錨節(jié)點(diǎn)，錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送停止信 息至源節(jié)點(diǎn)，告知源節(jié)點(diǎn)停止傳送數(shù)據(jù)，此時(shí)，源節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)存在自身的緩存里面。當(dāng)sink 節(jié)點(diǎn)開(kāi)始接受數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送消息至當(dāng)前通信錨節(jié)點(diǎn)，當(dāng)前通信錨節(jié)點(diǎn)告知源節(jié)點(diǎn)，然后源節(jié) 點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送至當(dāng)前通信錨節(jié)點(diǎn)，再由此錨節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送至sink節(jié)點(diǎn)。如圖1所示，假設(shè)Tl時(shí)刻sink位于A，T2時(shí)刻sink位于B，如果按照ALS協(xié)議，那么源節(jié)點(diǎn)C就會(huì)按照CA-AB這條路徑傳送數(shù)據(jù)。如果按照本實(shí)用新型提出的協(xié)議，就按 照CB這條路徑傳送數(shù)據(jù)。這樣就減少了數(shù)據(jù)傳遞的次數(shù)，節(jié)省了多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)的能量 消耗。路徑建立階段是通信節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)選擇，這個(gè)階段的路徑選擇是錨節(jié)點(diǎn)與sink 之間通信的路徑選擇。2、傳送數(shù)據(jù)的路徑建立改進(jìn)的貪婪推進(jìn)過(guò)程貪婪推進(jìn)的規(guī)則是從源節(jié)點(diǎn)出發(fā)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)總是在其一 跳鄰居節(jié)點(diǎn)中選擇離目的錨節(jié)點(diǎn)距離最近的節(jié)點(diǎn)，而不是與其自身距離最近的節(jié)點(diǎn)。這與 傳統(tǒng)的貪婪推進(jìn)算法選擇與節(jié)點(diǎn)本身距離最近的節(jié)點(diǎn)作為下一跳傳送節(jié)點(diǎn)是不同的。這樣 就不存在局部最小化問(wèn)題。局部最小化問(wèn)題就是轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)選擇與sink更近的節(jié)點(diǎn)作為下 一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，從而可能造成轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)無(wú)法選擇合適的下一跳節(jié)點(diǎn)。錯(cuò)誤路徑返回過(guò)程在這個(gè)改進(jìn)的貪婪推進(jìn)過(guò)程中，存在一個(gè)阻斷情況，這個(gè)阻斷 情況就是當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)找不到下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)時(shí)，那么這個(gè)節(jié)點(diǎn)就被標(biāo)記為阻斷節(jié)點(diǎn)。在這 種情況下，就認(rèn)為產(chǎn)生了錯(cuò)誤路徑。為了解決錯(cuò)誤路徑問(wèn)題，本實(shí)用新型提出下面的解決方 法當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)找不到下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)時(shí)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)將回溯至上一跳節(jié)點(diǎn)并且標(biāo)記自身為 阻斷節(jié)點(diǎn)。上一跳節(jié)點(diǎn)將尋找另外一個(gè)合適鄰居節(jié)點(diǎn)作為下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。標(biāo)記阻斷節(jié)點(diǎn) 是為了防止產(chǎn)生回路。本過(guò)程將會(huì)循環(huán)執(zhí)行直到節(jié)點(diǎn)找到合適的路徑按照改進(jìn)的貪婪推進(jìn) 過(guò)程傳送數(shù)據(jù)。如圖2所示，虛線(xiàn)圓為節(jié)點(diǎn)通信半徑。節(jié)點(diǎn)B找不到除上一跳鄰居節(jié)點(diǎn)A 之外的下一跳鄰居節(jié)點(diǎn)，此時(shí)，節(jié)點(diǎn)B將自己設(shè)置為阻斷節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將數(shù)據(jù)包傳回給節(jié)點(diǎn)A， 節(jié)點(diǎn)A再選擇其他節(jié)點(diǎn)，例如C，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，選擇另外的路徑傳輸數(shù)據(jù)，直到送到至sink。
權(quán)利要求一種基于地理位置信息的移動(dòng)sink傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于包括源節(jié)點(diǎn)、錨節(jié)點(diǎn)、若干節(jié)點(diǎn)和可移動(dòng)的sink節(jié)點(diǎn)；所述源節(jié)點(diǎn)通過(guò)構(gòu)成傳送數(shù)據(jù)路徑的節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)連接，錨節(jié)點(diǎn)再與sink節(jié)點(diǎn)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地理位置信息的移動(dòng)sink傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述 sink節(jié)點(diǎn)通過(guò)廣播詢(xún)問(wèn)然后選擇信噪比最強(qiáng)的錨節(jié)點(diǎn)V通信作為移動(dòng)前的錨節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地理位置信息的移動(dòng)sink傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述 的傳送數(shù)據(jù)路徑是指網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)遵循如下規(guī)則進(jìn)行連接每個(gè)節(jié)點(diǎn)總是在其一跳鄰居節(jié) 點(diǎn)中內(nèi)選擇離目的錨節(jié)點(diǎn)距離最近的節(jié)點(diǎn)連接，如果一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)找不到下一跳鄰居節(jié)點(diǎn) 時(shí)，那么這個(gè)節(jié)點(diǎn)將回溯到上一跳節(jié)點(diǎn)并標(biāo)記自身為阻斷節(jié)點(diǎn)，上一跳節(jié)點(diǎn)將尋找另外一 個(gè)合適鄰居節(jié)點(diǎn)作為下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；該規(guī)則將會(huì)循環(huán)執(zhí)行直到節(jié)點(diǎn)找到合適的路徑傳送 數(shù)據(jù)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型為一種基于地理位置信息的移動(dòng)sink傳感器網(wǎng)絡(luò)，包括源節(jié)點(diǎn)、錨節(jié)點(diǎn)、若干節(jié)點(diǎn)和可移動(dòng)的sink節(jié)點(diǎn)；所述源節(jié)點(diǎn)通過(guò)構(gòu)成傳送數(shù)據(jù)路徑的節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)連接，錨節(jié)點(diǎn)再與可移動(dòng)的sink節(jié)點(diǎn)連接。因此本實(shí)用新型能夠有效地支持移動(dòng)sink而且能夠有效平衡網(wǎng)絡(luò)能耗。還能在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中加入錨節(jié)點(diǎn)，移動(dòng)sink能夠通過(guò)錨節(jié)點(diǎn)確定源節(jié)點(diǎn)的位置。源節(jié)點(diǎn)利用基于地理信息的路由協(xié)議先將數(shù)據(jù)傳送至錨節(jié)點(diǎn)，再由錨節(jié)點(diǎn)傳送至sink節(jié)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04W40/02GK201663701SQ20102016931
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者湯子隆, 程良倫 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)