[發明專利]基于續采單傳模型的無線傳感網絡數據可靠匯聚方法

有效

• 申請號: 201310197735.3
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN103259632A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 嚴軍;瞿佳俊;張曉蓉;方烈敏
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H04L1/16
• 分類號: H04L1/16;H04W28/02;H04W84/18
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明屬于數據傳輸通信技術，具體涉及一種基于續采單傳模型的無線傳感網絡數據可靠匯聚方法。

背景技術

無線傳感器網絡就是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織的網絡系統。由于傳感器節點的能量、存儲、計算和通信帶寬等資源有限，單個節點的功能比較弱。在節點設計過程中，為延長整個網絡生存周期，能耗問題成為首要考慮因素。

目前主流的無線傳感網絡數據傳輸協議包括RMST（Reliable?Multi-Segment?Transport，可靠的多分割數據傳輸協議）、ESRT（Event-to-Sink?Reliable?Transport,基于事件的數據可靠性傳輸協議）、PSFQ（Pump-Slowly,?Fetch-Quickly，基于緩注入、快回復的數據傳輸協議）。RMST協議主要基于平面路由協議，在源傳感節點將較大數據分組成較小的分段進行傳遞，中間節點保證匯聚節點作為接收端成功收集所有分段數據，并合成數據分組，提交給終端用戶，但數據傳輸過程中并未引入網絡擁塞控制機制，無法保證數據傳輸的順序和時間上限。ESRT協議考慮的則是大量節點周期性的報告某一類事件發生的情況，主要用以保證足夠數量的分組數據到達匯聚節點、盡量減少多余報告分組數量。PSFQ協議的設計很好的解決了無線傳感網絡數據傳輸可擴展性的問題，但是其可用性受限于傳輸帶寬，協議的有效性需要高帶寬支持。

無線傳感網絡數據傳輸機制的設計需要考慮用戶需求、網絡負載、傳感器節點功耗和處理能力等多種因素，針對不同的應用需求設計適用的機制。無線傳感網絡節點一般是采用電池供電的微型節點，能量有限、處理能力較弱是無線傳感網絡節點的顯著特點。無線傳感網絡續采單傳模型即傳感網絡中各無線傳感節點以固定周期喚醒，連續的執行數據采集操作，并以一天或者更長時間作為傳輸周期，進行采集數據向數據匯聚中心的單次可靠匯聚。傳統無線傳感網絡數據傳輸協議相對復雜、或受限于某些特定的應用環境，部分數據傳輸協議不具備擁塞控制、數據可靠傳輸保障等功能。對于類續采單傳模型這種對實時性要求較低而可靠性要求較高的無線傳感網絡數據傳輸并不完全適用。

發明內容

本發明的目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種基于續采單傳模型的無線傳感網絡數據可靠匯聚方法，在傳感器節點數多、網絡不穩定的環境下，完成無線傳感節點向數據匯聚節點的高效數據傳輸，數據傳輸可靠性高、控制開銷少，且延長無線傳感網絡整體壽命。?????為達到上述目的，本發明的構思是：針對能量受限、處理能力有限的傳感器節點在網絡不可靠情況下與數據匯聚節點的數據高效、可靠傳輸而發明，發明引入了擁塞控制機制和數據選擇性重傳機制。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：基于續采單傳模型的無線傳感網絡數據可靠匯聚方法，其特征在于，包含數據傳輸機制連接建立、數據傳輸擁塞控制和數據傳輸機制數據選擇性重傳三個過程：

a.所述數據傳輸機制連接建立的實現步驟：

（a-1）、初始化階段，對所有無線傳感節點進行編碼，要求每個節點擁有一個獨立的ID標識號，即身份標識號，無線傳感節點編碼可以由各傳感節點進行自動設定或者根據實際應用需求預先手動設定；

（a-2）、無線傳感節點完成初始化后，向數據匯聚節點發送ID標識號和數據傳輸請求；

（a-3）、無線傳感節點發送數據傳輸請求后開始對信道進行偵聽，直到收到數據匯聚節點發回的確認幀或超過偵聽限制時間；

（a-4）、數據傳輸匯聚節點收到無線傳感節點的數據傳輸請求幀后，解析數據傳輸請求，并根據ID標志號查詢該傳感節點是否有數據傳輸歷史記錄；

（a-5）、如果是該傳感節點第一次與數據匯聚節點通信，數據匯聚節點向該傳感節點回發T-ACK，即傳輸確認信息幀，確認數據傳輸請求；

（a-6）、如果該無線傳感節點先前已與數據匯聚節點進行過通信，數據匯聚節點統計上一次數據傳輸過程中是否有數據丟失、傳輸錯誤，并將丟失數據的包序列號回發該無線傳感節點；

（a-7）、無線傳感節點收到數據匯聚節點的傳輸確認幀后，向數據匯聚節點發送鏈接建立成功確認幀，然后進入鏈路連接狀態；

（a-8）、數據匯聚節點收到無線傳感節點的連接建立成功確認幀后，同時進入鏈路連接狀態，等待無線傳感節點傳輸后續數據；

b.所述數據傳輸擁塞控制包含數據匯聚節點擁塞控制和無線傳感節點擁塞控制：

b-1.所述數據匯聚節點擁塞控制的實現步驟：