[發明專利]一種適用于無線傳感器網絡的單流批量數據采集方法

有效

• 申請號: 201210218948.5
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102740365A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 劉昊;徐杰;蔣富龍;吳建輝
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W72/12;H04W84/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種適用于無線傳感器網絡的單流批量數據采集方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

節點首先在啟動進入無線傳感器網絡時通過在鄰居節點的信道上接收信標幀來獲知自己所有一跳鄰居節點的喚醒時間信息，并選擇自己的本地信道，加入無線傳感器網絡；

節點成功加入無線傳感器網絡后，會在自己選擇的固定信道上進行異步的偽隨機喚醒并廣播信標幀；當網絡中的任一節點在任一時刻有批量數據需要給匯聚節點傳送時，在這個節點和匯聚節點之間的這條鏈路上的所有節點就會通過預測喚醒機制在短期內建立出一條最短延時傳輸鏈路，然后這條鏈路上的所有節點通過建立完成的最短延時傳輸鏈路將數據包通過單包發送的方式快速的傳遞到匯聚節點；

當批量的數據包采集完畢以后，節點在沒有包可發的情況下會依次退出之前形成的最短延時鏈路，進行空閑情況下的偽隨機喚醒；如果在下一時刻該節點仍然需要向匯聚節點傳遞數據包的話，就會再重復以上過程；

節點在每個環節的傳輸工作流程包括如下步驟：

步驟1：網絡當中的所有節點在首次啟動后開始加入網絡的過程，對于匯聚節點，直接選擇0信道作為自己的固定信道，對于其它非匯聚節點，需要先在各個信道上偵聽一段時間，偵聽一輪后，如果沒有收到鄰居節點的信標幀，就進入步驟2，否則進入步驟3；

步驟2：如果節點從0信道開始偵聽到16信道偵聽結束，這段時間沒有收到任何其它節點的信標幀，就需要再進行一輪信道掃描，直到成功收到鄰節點的信標幀，然后進入步驟3；

步驟3：節點從偵聽到的信標幀中獲知自己距離匯聚節點的跳數，以及自己有哪些父節點，然后根據跳數確定自己的信道號，并開始廣播自己的信標幀，進入步驟4；

步驟4：節點加入網絡后，就進行正常的偽隨機異步喚醒調度，如果一直沒有數據可發，則停留在步驟4；如果在任一時刻傳感器節點產生了批量數據，并需要向匯聚節點進行快速的匯報，則進入步驟5；

步驟5：此時，該源節點需要通過前面若干個數據包在短期內建立最短延時傳輸鏈路；

步驟6：最短延時傳輸鏈路建立好以后，在這條流上的所有節點都會嚴格按照設定的喚醒、休眠時間間隔定期醒來接收數據包并給自己的父節點轉發；如果在數據包傳送的過程中發生丟包情況，則進入步驟7；

步驟7：由于一個數據包的發送過程中，接收節點需要首先發送信標幀來引導發送節點發送數據包，然后接收節點在成功收到數據包后需要回復確認幀；?

步驟8：當數據包傳送完成后，除源節點外，所有節點都會有一個依次退出最短延時傳輸鏈一種適用于無線傳感器網絡的單流批量數據采集方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

節點首先在啟動進入無線傳感器網絡時通過在鄰居節點的信道上接收信標幀來獲知自己所有一跳鄰居節點的喚醒時間信息，并選擇自己的本地信道，加入無線傳感器網絡；

節點成功加入無線傳感器網絡后，會在自己選擇的固定信道上進行異步的偽隨機喚醒并廣播信標幀；當網絡中的任一節點在任一時刻有批量數據需要給匯聚節點傳送時，在這個節點和匯聚節點之間的這條鏈路上的所有節點就會通過預測喚醒機制在短期內建立出一條最短延時傳輸鏈路，然后這條鏈路上的所有節點通過建立完成的最短延時傳輸鏈路將數據包通過單包發送的方式快速的傳遞到匯聚節點；

當批量的數據包采集完畢以后，節點在沒有包可發的情況下會依次退出之前形成的最短延時鏈路，進行空閑情況下的偽隨機喚醒；如果在下一時刻該節點仍然需要向匯聚節點傳遞數據包的話，就會再重復以上過程；

節點在每個環節的傳輸工作流程包括如下步驟：

步驟1：網絡當中的所有節點在首次啟動后開始加入網絡的過程，對于匯聚節點，直接選擇0信道作為自己的固定信道，對于其它非匯聚節點，需要先在各個信道上偵聽一段時間，偵聽一輪后，如果沒有收到鄰居節點的信標幀，就進入步驟2，否則進入步驟3；

步驟2：如果節點從0信道開始偵聽到16信道偵聽結束，這段時間沒有收到任何其它節點的信標幀，就需要再進行一輪信道掃描，直到成功收到鄰節點的信標幀，然后進入步驟3；

步驟3：節點從偵聽到的信標幀中獲知自己距離匯聚節點的跳數，以及自己有哪些父節點，然后根據跳數確定自己的信道號，并開始廣播自己的信標幀，進入步驟4；

步驟4：節點加入網絡后，就進行正常的偽隨機異步喚醒調度，如果一直沒有數據可發，則停留在步驟4；如果在任一時刻傳感器節點產生了批量數據，并需要向匯聚節點進行快速的匯報，則進入步驟5；

步驟5：此時，該源節點需要通過前面若干個數據包在短期內建立最短延時傳輸鏈路；

步驟6：最短延時傳輸鏈路建立好以后，在這條流上的所有節點都會嚴格按照設定的喚醒、休眠時間間隔定期醒來接收數據包并給自己的父節點轉發；如果在數據包傳送的過程中發生丟包情況，則進入步驟7；

步驟7：由于一個數據包的發送過程中，接收節點需要首先發送信標幀來引導發送節點發送數據包，然后接收節點在成功收到數據包后需要回復確認幀；?

步驟8：當數據包傳送完成后，除源節點外，所有節點都會有一個依次退出最短延時傳輸鏈路的過程，本次的批量數據包的采集任務結束，節點重新回到步驟4。