[發明專利]傳感器網絡匯聚節點及該節點上數據的存儲傳輸方法

無效

• 申請號: 200710035965.4
• 申請日: 2007-10-26
• 公開（公告）號: CN101374150A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: 林亞平;葉松濤;周四望;胡玉鵬
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G06F3/06
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司
• 代理人: 盧宏

技術領域：

本發明涉及一種用于傳感器網絡的匯聚節點結構，本發明還涉及利用該匯聚節點結構進行數據存儲傳輸的方法?

背景技術

傳感器網絡是一種低通信速率網絡，主要應用于物理世界的數據采集，是網絡的一種延伸。傳感器網絡一經部署需要有較長的網絡生存期，但是構成傳感器網絡的節點都是資源受限的，因此如何節約傳感器節點的能量開銷一直是研究的熱點。往往通過數據壓縮算法來減少通信數據量，以達到節能的目的。?

大規模的傳感器網絡通常被分為許多小的區域，每個小區域(稱之為簇)會通過某種算法選舉出一個管理節點，簇內各節點將采集到的數據發給管理節點，管理節點對收集到的數據進行壓縮處理后進行轉發，我們稱這個管理節點為匯聚節點。?

在無線傳感器網絡中，節點的存儲能力都是十分有限的。匯聚節點的硬件結構與傳感器網絡中的其他節點相同，但相對來說要比其它節點存儲更多的數據。若不對匯聚節點的存儲空間進行管理，則在數據壓縮的實現過程中至少會遇到以下的一些問題：?

首先，匯聚節點沒有足夠的存儲空間存放其他節點傳送來的數據。在數據收集過程中，由于MAC層信道的競爭，某個節點傳送給匯聚節點的數據可能會有一定的延遲，匯聚節點在等待此節點的數據的時候，不得不接收其它節點多次發送的數據，因而需要更大的存儲空間。?

其次，匯聚節點面臨存儲數據的保護問題。傳感器網絡一般都使用實時的操作系統，實時操作系統的中斷優先級很高有可能會打斷目前正在進行的運算，如何保?護存儲的數據不被重復的進行讀寫操作也是需要面臨的一個重要問題。?

本發明針對以上問題提供了一種用于傳感器網絡數據壓縮的匯聚節點上的存儲空間分配方法和針對該分配方法在實時操作系統中引入一種信號量機制保護匯聚節點上存儲的數據。?

發明內容：

本發明的目的是要克服現有匯聚節點存儲空間限制帶來的蔟內部以及網絡中數據傳輸問題。?

本發明首先是提供一種用于傳感器網絡的匯聚節點，其結構是把存儲空間分為多個頁面，每個頁面的大小等于簇內節點的個數與簇內節點一次發送給匯聚節點的采樣數據量之積；該采樣數據量由具體協議參數決定，其存儲空間大小為一個扇區。?

數據壓縮技術要求整個網絡或者每個簇內有精確的時間同步，因為數據的時間紊亂會降低壓縮的效果。由于傳感器網絡的硬件條件受限，在整個網絡中實現電信網絡中精確的TDMA不太可能，但是對傳感器網絡某一個區域進行時間同步還是可以實現的。針對無線傳感器網絡中的時間同步協議已經有很多文獻，在此不再描述。本發明只針對匯聚節點的簇內節點都實現了時間同步。?

簇內每個節點設為采樣周期為t_s，采集m個樣本后把采集的數據發送給匯聚節點。節點的通信帶寬為R，每個簇內節點發送的幀長度為F_i。匯聚節點上在收到壓縮或者融合算法所規定的數據量后進行一次處理所要耗費的時間為t_p。假設匯聚節點所擁有的簇內節點數量為n，那么所有簇內節點通過競爭信道發送完一個數據幀所要耗費的時間最少為?如果(Σi=1nFi/R+tp)>m×ts,]]>那么勢必會出現一個問題，在匯聚節點正在對上一輪采樣數據進行運算處理時下一輪數據已經到達。當程序員為匯聚節點開辟的內存僅為n×m大小時，勢必會由于緩存過少產生數據的丟失。?