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一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)通信方法

文檔序號(hào):7803585閱讀:220來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)通信方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)通信機(jī)制。該方法為傳感數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確、高效地傳輸提供保障,屬于傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的交叉領(lǐng)域。
背景技術(shù)
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是伴隨著通信技術(shù)、微系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的,它能協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息,在交通、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。但無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)有自身的不足,相對(duì)于傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)而言,主要表現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)的能量有限、處理能力、存儲(chǔ)容量、和通信帶寬等幾個(gè)方面。由于傳感器節(jié)點(diǎn)是由電池供電,能量有限的問(wèn)題尤為突出。在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中,無(wú)線(xiàn)通信是能量的主要消耗者ο
發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn),無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間的通信是消耗能量的主要方式,如何設(shè)計(jì)高效的通信機(jī)制,保證非冗余數(shù)據(jù)傳輸是很重要的,同時(shí)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)可能是數(shù)量很大的,需要一定的存儲(chǔ)方式將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)通信機(jī)制,該方法以密集部署的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為依托,以提高傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信效率為目標(biāo),構(gòu)建從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳感數(shù)據(jù)傳輸路徑,保證了傳感數(shù)據(jù)和普通傳感數(shù)據(jù)及時(shí)、可靠地到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。
技術(shù)方案本發(fā)明建立了一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)通信機(jī)制,其基本的系統(tǒng)組成包括普通節(jié)點(diǎn)可以感知其周?chē)臻g的溫度、濕度、光照度、氣體濃度等環(huán)境信息的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。普通節(jié)點(diǎn)擁有一塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū),用于存儲(chǔ)自己感知的數(shù)據(jù)。普通節(jié)點(diǎn)同時(shí)具備數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)能力,可以將其自身產(chǎn)生的傳感數(shù)據(jù)或接收到的其它節(jié)點(diǎn)的傳感數(shù)據(jù)發(fā)送到其通信能力可達(dá)的任何節(jié)點(diǎn),普通節(jié)點(diǎn)有自己唯一的ID (身份標(biāo)識(shí)號(hào)碼);中繼節(jié)點(diǎn)具備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力的節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明中定義網(wǎng)絡(luò)中任何普通節(jié)點(diǎn)都可以成為中繼節(jié)點(diǎn)。中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū),用于存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù),一旦該數(shù)據(jù)被中繼節(jié)點(diǎn)處理完畢,則其占用的存儲(chǔ)區(qū)將被釋放;基站傳感數(shù)據(jù)最終傳輸?shù)降墓?jié)點(diǎn);一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的成鏈方法所包含的步驟為步驟1)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi),隨機(jī)、均勻撒播多個(gè)具有相同初始能量、相同通信能力與傳感能力的普通傳感器節(jié)點(diǎn),各個(gè)普通傳感器節(jié)點(diǎn)知道自己唯一的坐標(biāo)。撒布的傳感器節(jié)點(diǎn)總數(shù)已知,基站知道所有節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo);步驟2)基站以覆蓋傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信半徑廣播各個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)和自己的坐標(biāo); 步驟3)普通的傳感器節(jié)點(diǎn)接收基站的廣播數(shù)據(jù),并選擇到基站方向離自己最近的節(jié)點(diǎn)作為下一跳的中繼節(jié)點(diǎn);
步驟4)普通節(jié)點(diǎn)開(kāi)始采集周?chē)臄?shù)據(jù),并存儲(chǔ)到自己的存儲(chǔ)區(qū)中; 步驟5)普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送REQ幀(請(qǐng)求幀)到其中繼節(jié)點(diǎn),幀中含有自己的ID,用于建立通信連接;
步驟6)中繼節(jié)點(diǎn)接收到REQ幀后,將REQ幀中的ID提取出來(lái),寫(xiě)入ACK幀(應(yīng)答幀)中, 然后發(fā)送ACK幀到此ID;
步驟7)普通節(jié)點(diǎn)接到ACK幀之后,將ID提取出來(lái)與自己的ID進(jìn)行對(duì)比,確認(rèn)無(wú)誤后; 步驟8)普通節(jié)點(diǎn)從自己的存儲(chǔ)區(qū)中提取數(shù)據(jù),寫(xiě)入自己的數(shù)據(jù)幀,并開(kāi)始將數(shù)據(jù)幀編號(hào),從0開(kāi)始一直到255 (—個(gè)字節(jié)是8個(gè)比特,0到255是二進(jìn)制的無(wú)符號(hào)位的00000000 到二進(jìn)制的無(wú)符號(hào)位的11111111);
步驟9)中繼節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)幀后,將ID提取出來(lái),看是否是自己想要的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)幀,確認(rèn)無(wú)誤后,將對(duì)此數(shù)據(jù)幀的ACK幀發(fā)送給這個(gè)普通節(jié)點(diǎn),并在ACK幀中寫(xiě)入此數(shù)據(jù)幀的編號(hào);
步驟10)普通節(jié)點(diǎn)接收到此ACK幀后,提取出數(shù)據(jù)幀的編號(hào),并與自己上一個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的編號(hào)進(jìn)行對(duì)比,確認(rèn)無(wú)誤后,就從自己的存儲(chǔ)區(qū)中提取下一組數(shù)據(jù),寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀中, 發(fā)送出去,不斷的重復(fù)步驟5)到步驟10)的過(guò)程。有益效果作為一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)通信機(jī)制,本發(fā)明具有以下一些有益成果
1.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)量可能比較大,節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)空間可能不夠用,本發(fā)明設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)模塊解決了這一問(wèn)題;
2.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信的連接不夠穩(wěn)定,容易出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)幀的情況,本發(fā)明中的ACK幀的作用就是防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的丟失;
3.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的初始通信往往是不可靠的,本發(fā)明中的REQ幀和ACK幀可以保證了通信的可靠性;
4.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中感知數(shù)據(jù)如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)送出去,就會(huì)造成信息的流失,本發(fā)明將感知數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)區(qū)中并且進(jìn)行有序的數(shù)據(jù)提取,保證了數(shù)據(jù)的完整性。


圖1是本發(fā)明所面向的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。圖2是本發(fā)明的REQ幀。圖3是本發(fā)明的ACK幀。圖4是本發(fā)明的數(shù)據(jù)幀。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明針對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信過(guò)程,提出了高效、可靠的通信方式,并且結(jié)合了存儲(chǔ)手段,保證了數(shù)據(jù)的完整性。其具體實(shí)施方式

1)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi),隨機(jī)、均勻撒播多個(gè)具有相同初始能量、相同通信能力與傳感能力的普通傳感器節(jié)點(diǎn),各個(gè)普通傳感器節(jié)點(diǎn)知道自己唯一的坐標(biāo),并且可以調(diào)節(jié)自己的發(fā)送功率。撒布的傳感器節(jié)點(diǎn)總數(shù)已知,基站知道所有節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo);覆蓋傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信半徑廣播各個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)和自己的坐標(biāo);3)普通的傳感器節(jié)點(diǎn)接收基站的廣播數(shù)據(jù),并選擇到基站方向離自己最近的節(jié)點(diǎn)作為下一跳的中繼節(jié)點(diǎn);4)普通節(jié)點(diǎn)開(kāi)始采集周?chē)臄?shù)據(jù),并存儲(chǔ)到自己的存儲(chǔ)區(qū)中,存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)不會(huì)相互覆蓋;5)普通節(jié)點(diǎn)以可以到達(dá)自己的中繼節(jié)點(diǎn)的最小功率發(fā)送REQ幀到其中繼節(jié)點(diǎn),此REQ 幀中含有自己的ID,用于建立通信連接;6)中繼節(jié)點(diǎn)接收到REQ幀后,將REQ幀中的ID提取出來(lái),判斷是否是自己所要的節(jié)點(diǎn)的ID,如果是的話(huà),將此ID寫(xiě)入ACK幀中,然后以最小的功率發(fā)送ACK幀到此ID,如果不是, 則丟棄;7)普通節(jié)點(diǎn)接到ACK幀之后,將ID提取出來(lái)與自己的ID進(jìn)行對(duì)比,如果是自己的ID, 則進(jìn)行下一步驟,如果不是則丟棄此ACK幀;8)普通節(jié)點(diǎn)從自己的存儲(chǔ)區(qū)中提取數(shù)據(jù),寫(xiě)入自己的數(shù)據(jù)幀,并開(kāi)始將數(shù)據(jù)幀編號(hào),第一個(gè)數(shù)據(jù)幀的編號(hào)為0,以后就從1開(kāi)始一直到255,將自己的ID和編號(hào)寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀中,以最小的功率發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn);9)中繼節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)幀后,將ID提取出來(lái),看是否是自己想要的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)幀,確認(rèn)無(wú)誤后,將對(duì)此數(shù)據(jù)幀的ACK幀發(fā)送給這個(gè)普通節(jié)點(diǎn),并在ACK幀中寫(xiě)入此數(shù)據(jù)幀的編號(hào);10)普通節(jié)點(diǎn)接收到此ACK幀后,提取出數(shù)據(jù)幀的編號(hào),并與自己上一個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的編號(hào)進(jìn)行對(duì)比,確認(rèn)無(wú)誤后,就從自己的存儲(chǔ)區(qū)中提取下一組數(shù)據(jù),寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀中,將編號(hào)加1然后對(duì)255取模,寫(xiě)入到數(shù)據(jù)幀中,再把自己的ID寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀中,然后以最小的功率發(fā)送出去,不斷的重復(fù)步驟5)到步驟10)的過(guò)程。
權(quán)利要求
1. 一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)通信方法,其特征在于該方法的步驟為1)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi),隨機(jī)、均勻撒播多個(gè)具有相同初始能量、相同通信能力與傳感能力的普通傳感器節(jié)點(diǎn),各個(gè)普通傳感器節(jié)點(diǎn)知道自己唯一的坐標(biāo),并且可以調(diào)節(jié)自己的發(fā)送功率,撒布的傳感器節(jié)點(diǎn)總數(shù)已知,基站知道所有節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo);2)基站以覆蓋傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信半徑廣播各個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)和自己的坐標(biāo);3)普通的傳感器節(jié)點(diǎn)接收基站的廣播數(shù)據(jù),并選擇到基站方向離自己最近的節(jié)點(diǎn)作為下一跳的中繼節(jié)點(diǎn);4)普通節(jié)點(diǎn)開(kāi)始采集周?chē)臄?shù)據(jù),并存儲(chǔ)到自己的存儲(chǔ)區(qū)中,存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)不會(huì)相互覆蓋;5)普通節(jié)點(diǎn)以可以到達(dá)自己的中繼節(jié)點(diǎn)的最小功率發(fā)送請(qǐng)求幀REQ到其中繼節(jié)點(diǎn),此請(qǐng)求幀REQ中含有自己的身份標(biāo)識(shí)號(hào)碼ID,用于建立通信連接;6)中繼節(jié)點(diǎn)接收到請(qǐng)求幀REQ后,將請(qǐng)求幀REQ中的身份標(biāo)識(shí)號(hào)碼ID提取出來(lái),判斷是否是自己所要的節(jié)點(diǎn)的身份標(biāo)識(shí)號(hào)碼ID,如果是的話(huà),將此身份標(biāo)識(shí)號(hào)碼ID寫(xiě)入應(yīng)答幀 ACK中,然后以最小的功率發(fā)送應(yīng)答幀ACK到此身份標(biāo)識(shí)號(hào)碼ID,如果不是,則丟棄;7)普通節(jié)點(diǎn)接到應(yīng)答幀ACK之后,將身份標(biāo)識(shí)號(hào)碼ID提取出來(lái)與自己的身份標(biāo)識(shí)號(hào)碼ID進(jìn)行對(duì)比,如果是自己的身份標(biāo)識(shí)號(hào)碼ID,則進(jìn)行下一步驟,如果不是則丟棄此應(yīng)答幀 ACK ;8)普通節(jié)點(diǎn)從自己的存儲(chǔ)區(qū)中提取數(shù)據(jù),寫(xiě)入自己的數(shù)據(jù)幀,并開(kāi)始將數(shù)據(jù)幀編號(hào),第一個(gè)數(shù)據(jù)幀的編號(hào)為0,以后就從1開(kāi)始一直到255,將自己的身份標(biāo)識(shí)號(hào)碼ID和編號(hào)寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀中,以最小的功率發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn);9)中繼節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)幀后,將身份標(biāo)識(shí)號(hào)碼ID提取出來(lái),看是否是自己想要的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)幀,確認(rèn)無(wú)誤后,將對(duì)此數(shù)據(jù)幀的應(yīng)答幀ACK發(fā)送給這個(gè)普通節(jié)點(diǎn),并在應(yīng)答幀ACK 中寫(xiě)入此數(shù)據(jù)幀的編號(hào);10)普通節(jié)點(diǎn)接收到此應(yīng)答幀ACK后,提取出數(shù)據(jù)幀的編號(hào),并與自己上一個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的編號(hào)進(jìn)行對(duì)比,確認(rèn)無(wú)誤后,就從自己的存儲(chǔ)區(qū)中提取下一組數(shù)據(jù),寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀中, 將編號(hào)加1然后對(duì)255取模,寫(xiě)入到數(shù)據(jù)幀中,再把自己的身份標(biāo)識(shí)號(hào)碼ID寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀中,然后以最小的功率發(fā)送出去,不斷的重復(fù)步驟5)到步驟10)的過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明是一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)通信方法,將通信機(jī)制與存儲(chǔ)方式結(jié)合起來(lái),提出一種高效、可靠的通信機(jī)制,針對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通信中的一些問(wèn)題,提出的解決的方法。該方法以密集部署的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為依托,以提高傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信效率為目標(biāo),構(gòu)建從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳感數(shù)據(jù)傳輸路徑,保證了傳感數(shù)據(jù)和普通傳感數(shù)據(jù)及時(shí)、可靠地到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。通信的可靠性和高效性是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中至關(guān)重要的技術(shù)要求,再結(jié)合存儲(chǔ)方式,就可以滿(mǎn)足這兩點(diǎn)的要求,保證數(shù)據(jù)的完整性。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102510580SQ201110447558
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者孫力娟, 張軍強(qiáng), 徐佳, 楊英軍, 沙超, 王汝傳, 肖甫, 蔣凌云, 顧翔, 黃海平 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)
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