[發(fā)明專利]一種基于蜂窩網(wǎng)輔助的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器重新選擇算法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210431620.1
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN103415055A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張震;單聯(lián)海;程莉莉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海物聯(lián)網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04L12/741
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移動無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于蜂窩網(wǎng)輔助的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器重新選擇算法。

背景技術(shù)

大多數(shù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，傳感器節(jié)點將所采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱厥祝缓蟠厥淄ㄟ^多跳傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(簡稱“Sink”)，從而形成“多對一”的匯聚型傳輸。傳統(tǒng)算法如ZigBee標(biāo)準(zhǔn)中充當(dāng)匯聚節(jié)點的就是中心PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（First?PAN?Coordinator），而任何全功能設(shè)備（Full?Function?Device，簡稱“FFD”）都有機(jī)會隨機(jī)當(dāng)選，這種隨機(jī)式的中心PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器選舉辦法有可能造成整個無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)深度過大，帶來較大傳輸時延及路由代價。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)中，網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點處都保存一張鄰居節(jié)點列表，用來存儲此節(jié)點傳輸范圍內(nèi)其他節(jié)點的信息，如鄰居節(jié)點網(wǎng)絡(luò)地址，和本節(jié)點的父子關(guān)系以及所屬PAN標(biāo)識符等，為網(wǎng)絡(luò)層和MAC層提供支持，但該鄰居列表并未優(yōu)化節(jié)點發(fā)射功率等信息，有可能造成能量浪費(fèi)。本算法在蜂窩網(wǎng)輔助下，根據(jù)構(gòu)造的簇首節(jié)點信息表和改進(jìn)的鄰居節(jié)點列表來重新選舉最優(yōu)中心PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，降低網(wǎng)絡(luò)最大深度和網(wǎng)絡(luò)平均傳輸時延。本資源調(diào)度算法的基本場景如圖1所示，圖中每個簇首CLH代表一個子網(wǎng)PAN，每個PAN是星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

由此可見，ZigBee標(biāo)準(zhǔn)中，傳統(tǒng)的中心PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器是眾多全功能設(shè)備FFD隨機(jī)當(dāng)選，并充當(dāng)根節(jié)點完成組網(wǎng)的。這種做法的缺陷是：如果是網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點當(dāng)選為協(xié)調(diào)器，則有可能會使得整個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)深度過大，從網(wǎng)絡(luò)的末梢節(jié)點到根節(jié)點需要很多跳，造成極大的能量浪費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)傳輸時延。

傳統(tǒng)的ZigBee標(biāo)準(zhǔn)為保證通信的可靠性而簡單地讓所有傳感器節(jié)點都采用最大發(fā)射功率來傳遞數(shù)據(jù)分組和路由分組，這種做法的缺陷是：距離很近的兩個節(jié)點仍然用很大的發(fā)射功率交換信息，將帶來嚴(yán)重的功率浪費(fèi)，降低網(wǎng)絡(luò)的生存周期，對于能量受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是不可取的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于蜂窩網(wǎng)輔助的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器重新選擇算法，可以有效降低WSN最大網(wǎng)絡(luò)深度，減少網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲和降低節(jié)點能量浪費(fèi)，顯著延長WSN網(wǎng)絡(luò)生存周期。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種基于蜂窩網(wǎng)輔助的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器重新選擇算法，包括以下步驟：

（1）建立簇首節(jié)點信息表，所述簇首節(jié)點信息表在蜂窩網(wǎng)與無線傳感網(wǎng)融合架構(gòu)下，保存在無線傳感網(wǎng)每個簇首節(jié)點內(nèi)；

（2）利用功率控制技術(shù)在WSN鄰居節(jié)點列表內(nèi)增加鄰居節(jié)點與本節(jié)點間的最優(yōu)通信功率等級和表格的該表格內(nèi)容更新標(biāo)志位；

（3）中心PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器將簇首節(jié)點信息表和WSN鄰居節(jié)點列表搜集起來后發(fā)送給蜂窩網(wǎng)基站；

（4）蜂窩網(wǎng)基站根據(jù)簇首節(jié)點信息表和WSN鄰居節(jié)點列表遍歷各簇首，根據(jù)簇首當(dāng)選中心PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的概率公式計算出每個簇首的當(dāng)選概率；

（5）將節(jié)點深度為原WSN最大網(wǎng)絡(luò)深度一半處的簇首選為新的中心PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。

所述步驟（1）中簇首節(jié)點信息表包括簇首所屬PAN網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識符、簇首的擴(kuò)展地址、簇首的網(wǎng)絡(luò)地址、簇首的網(wǎng)絡(luò)深度、中心PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)地址、簇首的所有子簇首數(shù)量、簇首所屬父節(jié)點網(wǎng)絡(luò)地址、簇首的剩余能量和該表格的內(nèi)容更新標(biāo)志位。