[發明專利]基于邏輯節點的無線傳感器網絡可靠數據收集方法及裝置

有效

• 申請號: 201810532402.4
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108769941B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 唐曉嵐;柴明璐;謝華;陳文龍;蔣鶴峻;陳瀟然
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W28/08;H04W84/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明公開了一種基于邏輯節點的無線傳感器網絡可靠數據收集方法及裝置，其中，方法包括：設置網絡層次信息，以將無線傳感器網絡內所有節點進行層次標記；根據層次標記后的節點構建候選邏輯節點；根據候選邏輯節點選擇邏輯節點；以及對邏輯節點進行負載均衡，以收集目標數據。該方法可以去掉無效邏輯節點和冗余邏輯節點，保證盡可能多的節點具有備份轉發節點的同時，降低邏輯節點的控制開銷，并且可以提高網絡的自愈能力，提升網絡的可靠性和魯棒性，均衡能耗，增長網絡壽命。

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡技術領域，特別涉及一種基于邏輯節點的無線傳感器網絡可靠數據收集方法及裝置。

背景技術

在無線傳感器網絡中，傳感器節點常常密集布撒于野外自然環境中，節點靠自身攜帶電池供電，能源有限，節點能量耗盡、自身損壞、數據無法上傳等原因都會導致節點失效，影響無線傳感器網絡中的數據收集。

現有技術中，傳感器節點失效是干擾無線傳感器網絡數據收集的重要因素。目前較為常用的解決方案是通過路由優化來提高無線傳感器網絡的魯棒性和自愈能力，這種方法不需要改動網絡拓撲，不需要硬件升級。

路由優化策略一般分為中心點冗余策略和多路徑冗余策略，中心點冗余策略是指在網絡內設置多個中心點，防止中心點能量耗盡或產生故障而導致網絡毀壞。多路徑冗余策略是指在源節點和匯聚節點之間建立多條冗余路徑，一旦路徑上某節點故障，可選擇其他路徑進行數據傳遞。雖然以上策略都一定程度地緩解了傳感器節點能量失效的問題，但是以上的策略通用性受限、控制復雜且未對節點負載均衡進行更多的關注和優化。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種基于邏輯節點的無線傳感器網絡可靠數據收集方法，具有提高網絡的自愈能力，提升網絡的可靠性和魯棒性，均衡能耗，增長網絡壽命的優點。

本發明的另一個目的在于提出一種基于邏輯節點的無線傳感器網絡可靠數據收集裝置。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種基于邏輯節點的無線傳感器網絡可靠數據收集方法，包括以下步驟：設置網絡層次信息，以將無線傳感器網絡內所有節點進行層次標記；根據層次標記后的節點構建候選邏輯節點；根據所述候選邏輯節點選擇邏輯節點；以及對所述邏輯節點進行負載均衡，以收集目標數據。

本發明實施例的基于邏輯節點的無線傳感器網絡可靠數據收集方法，通過將無線傳感器網絡內所有節點進行層次標記構建候選邏輯節點進一步選擇邏輯節點，以達到負載均衡，進而完成收集目標數據的目的，可以去掉無效邏輯節點和冗余邏輯節點，保證盡可能多的節點具有備份轉發節點的同時，降低邏輯節點的控制開銷，并且可以提高網絡的自愈能力，提升網絡的可靠性和魯棒性，均衡能耗，增長網絡壽命。

另外，根據本發明上述實施例的基于邏輯節點的無線傳感器網絡可靠數據收集方法還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述設置網絡層次信息，進一步包括：將sink節點的層次標記初始化為0，并將傳感器節點的層次標記初始化為無窮大，且所述sink節點的子節點集初始化為空，并將所述傳感器節點的父節點集和子節點集均初始化為空；使所述sink節點向周圍節點廣播其層次消息0；將接收到所述層次消息0的節點更新層次標記為1，并且將所述sink節點記入其父節點集，并向所述sink節點返回應答；在所述sink節點收到應答后，將應答發送方記入其子節點集CL_sink；使所述層次標記為1的節點繼續廣播其層次消息1；接收到所述層次消息為1的節點判斷自身的層次標記是否大于2，其中，若是，則更新其層次標記為2，且將層次消息發送方記入其父節點集，向所述層次消息發送方返回應答，否則層次標記為2的節點繼續廣播其層次消息2，直到所述無線傳感器網絡內所有節點都有層次標記，以L_j表示物理節點v_j的層次標記；當傳感器節點收到應答時，將應答發送方記入其子節點集。