[發(fā)明專利]基于數(shù)據(jù)溯源的WSN加權(quán)傳輸拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710369931.2
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107241778B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程杰;陳龍
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H04W40/24
• 分類號: H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發(fā)明公開了基于數(shù)據(jù)溯源的WSN加權(quán)傳輸拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法及系統(tǒng)，基站對接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行溯源，獲得數(shù)據(jù)包的實際傳輸路徑，根據(jù)所得到的傳輸路徑來擬合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸拓?fù)洌⒂涗泜鬏斅窂街泄?jié)點和通信鏈路出現(xiàn)的頻次，該頻次即為WSN傳輸拓?fù)渲泄?jié)點和鏈路的活躍性度量。本發(fā)明所述方法不僅能提供無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精確傳輸拓?fù)洌夷苊枋龉?jié)點和通信鏈路的活躍程度，同時還能刻畫出線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸拓?fù)潆S時間演變的動態(tài)性特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于數(shù)據(jù)溯源的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)加權(quán)傳輸拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，具有數(shù)據(jù)采集、通信、存儲和處理能力的傳感器節(jié)點構(gòu)成的自組織通信系統(tǒng)，其中，每一個傳感器為網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點，用于環(huán)境感知，并將感知的數(shù)據(jù)以多跳方式傳輸?shù)交尽Ｔ跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，由于工作位置和性能配置等因素的不同，各傳感器節(jié)點的活躍(繁忙)程度差異較大，這種差異是傳感器節(jié)點產(chǎn)生能耗差異的主要原因，而能耗的差異又直接影響到整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可用性。因此，WSN各節(jié)點活躍程度的準(zhǔn)確評估對整個WSN的運行與管控都具有非常重要的意義。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸拓?fù)涫侵赣筛鱾鞲衅鞴?jié)點及數(shù)據(jù)通信鏈路形成的邏輯拓?fù)洹鬏斖負(fù)涮峁┝艘环N對WSN各節(jié)點通信情況的直觀刻畫。根據(jù)傳輸拓?fù)洌粌H能獲悉整個WSN的實際通信路徑，而且能區(qū)分活躍節(jié)點和閑置節(jié)點，同時，還可以對WSN各節(jié)點和通信鏈路的活躍程度進(jìn)行定量分析，因此，傳輸拓?fù)鋵SN各節(jié)點能耗和布局優(yōu)化，以及整個WSN的穩(wěn)定性和可用性都具有極高的應(yīng)用價值。

由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是通過無線通信協(xié)議傳遞數(shù)據(jù)，因而從網(wǎng)絡(luò)的物理布局中無法得知其實際傳輸拓?fù)洹Ｄ壳耙延械腤SN拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)技術(shù)主要通過探尋節(jié)點之間的關(guān)系信息來推測WSN的傳輸拓?fù)洌@些方法存在的不足是：

(1)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)不準(zhǔn)確。首先，現(xiàn)有方法基于節(jié)點之間關(guān)系信息來推測傳輸拓?fù)洌@種推測是不精確的，因而所得到的傳輸拓?fù)渲皇且环N可能結(jié)果；其次，WSN中節(jié)點的屬性具有動態(tài)性，因而傳輸拓?fù)湟簿哂袆討B(tài)演化特征，而現(xiàn)有方法難以反映這種動態(tài)特征。

(2)不能準(zhǔn)確反映節(jié)點和通信鏈路的活躍程度。現(xiàn)有方法所給出的WSN傳輸拓?fù)潆y以對各節(jié)點和通信鏈路的活躍程度進(jìn)行定量描述。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于數(shù)據(jù)溯源的WSN加權(quán)傳輸拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法及系統(tǒng)，根據(jù)數(shù)據(jù)溯源所得到的數(shù)據(jù)實際傳輸路徑，來擬合WSN的傳輸拓?fù)洹１景l(fā)明所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸拓?fù)洌侵赣苫舅爡^(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點和通信鏈路所形成的、反映數(shù)據(jù)實際通信過程的邏輯拓?fù)洌凰黾訖?quán)是指所得到的傳輸拓?fù)浜鞴?jié)點和鏈路的活躍性度量；所述數(shù)據(jù)溯源，是指基站對所接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行追溯，還原出該數(shù)據(jù)包在傳輸過程中所經(jīng)過的所有路由節(jié)點及其轉(zhuǎn)發(fā)順序。本發(fā)明所述方法不僅能提供WSN的精確傳輸拓?fù)洌夷軌驅(qū)?jié)點和通信鏈路的活躍程度進(jìn)行準(zhǔn)確評估，同時還能對WSN傳輸拓?fù)涞膭討B(tài)演變進(jìn)行刻畫。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

基于數(shù)據(jù)溯源的WSN加權(quán)傳輸拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法，分為以下步驟：

步驟(1)：對基站的傳輸拓?fù)溥M(jìn)行初始化；

步驟(2)：基站每收到一個數(shù)據(jù)包，均執(zhí)行以下子步驟：步驟(2.1)：對基站接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行溯源；步驟(2.2)：根據(jù)溯源路徑對傳輸拓?fù)溥M(jìn)行擬合；

步驟(3)：輸出基站的傳輸拓?fù)洌?/p>

步驟(4)：對于含多個基站的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其傳輸拓?fù)溆筛骰镜膫鬏斖負(fù)浒凑栈局g的通信關(guān)系合并生成。

所述步驟(1)之前包括的步驟：