[发明专利]无线传感器网络三层体系构架

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，特别涉及一种无线传感器网络三层体系构架。

背景技术

无线传感器网络是集成了信息监测、数据处理以及无线通信的网络系统，随机布设的节点数目成千上万，分布较为密集，特别是军事侦察、环境监控、公共安全等无线传感器网络，其设计规模一般均较大，受环境影响和能源耗尽，节点容易出现故障，导致网络拓扑结构发生变化，同时，存在能源、通信、计算、存储等四大受限的特点，是一种大规模的、残缺的、受限的网络系统。

无线传感器网络体系构架涉及总体技术方案，针对这种大规模的、残缺的、受限的网络特点，必须在体系构架上保证网络的健壮性，缓解四大受限，分层设计与其配套的专用网络体系构架。

国外也有一些关于类似的无线传感器网络体系构架的报到，如美国军方研制的军事侦察系统NSOF(networked sensors for the objective force)，它采用战术通信体制、星型加中继的网络拓扑，最终接入战术互联网，其网络覆盖范围有限、数据融合处理能力相对较弱、数据传输速率相对较低。又如美国加州大学伯克利分校研制的生态环境系统GDI(Great DuckIsland)，它采用分簇加中继的网络拓扑，最终接入Internet，同样存在网络覆盖范围有限、数据融合处理能力相对较弱、数据传输速率相对较低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线传感器网络三层体系构架，以缓解无线传感器网络的四大受限，适用于军事侦察、环境监控、公共安全等大规模无线传感器网络。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无线传感器网络三层体系构架，包括采用分层路由协议设计和分布式信息协同处理与融合的底层、中层、顶层，其中底层为随机布设末梢感知微传感器结点组成的网络，中层为可与底层节点通信的中程无线网状(MESH)传感器结点组成的网络，用于层间协同处理与融合，顶层为选择连接中层节点的接入网络。由于采用分层的路由协议设计，从而减少了参与路由计算的节点数目，减小路由表尺寸，降低交换路由信息所需的通信开销和维护路由表所需内存开销，缓解无线传感器网络的四大受限。此外，由于采用分布式信息协同处理与融合，使得底层、中层、顶层相互作用、协同工作、联合完成信息处理，进一步缓解了四大受限。

比较好的是，还包括有为所述中程无线Mesh传感器节点提供能源的能源接入点。

比较好的是，所述底层的随机布设末梢感知传感器节点之间的连接方式为网状、分簇、树型中的一种或多种。

比较好的是，所述顶层接入网络为光纤网、互联网、PSTN(公共交换电话网)。

比较好的是，所述中层的中程无线Mesh传感器节点组成的网状网络为非视距高速数据传输网络。

比较好的是，为各层提供的能量由底层至中层到顶层逐层提高。随机布设的末梢感知节点可采用电池供电。由于网络的能源供给采用分层设计，使布设的中程无线Mesh传感器节点能可靠完成层间协同处理与融合、高速数据传输等功能，并能扩展中程无线Mesh传感器专用网络覆盖范围，组建大规模的军事侦察、环境监控、公共安全等无线传感器网络。

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。

附图说明

图1为本发明无线传感器网络三层体系构架结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种无线传感器网络三层体系构架，包括采用分层路由协议设计和分布式信息协同处理与融合的底层、中层、顶层，其中，

底层为随机布设末梢感知微传感器结点组成的网络(微传感器网络)，例如振动、声阵、红外、磁敏等传感器接入底层随机布设末梢感知传感器网络节点，对感知的信息数据进行单节点多传感器数据融合，随机布设的末梢感知节点可快速组成网状、分簇、树型等网络拓扑，对多节点数据进行融合，完成分布式协同处理，同时，完成网络动态可重构算法，保持网络的健壮性。

中层为可与底层节点通信的中程无线网状(MESH)传感器结点组成的网络(中程传感器网络)，所述中层的中程无线MESH传感器节点可以是固定的或移动的节点，组成非视距高速数据传输网络。

顶层为选择连接中层节点的接入网络。例如光纤网、互联网、PSTN(公共交换电话网)等。

底层节点与中层的无线MESH传感器节点可进行层间协同处理与融合，以及非视距高速数据传输，并通过顶层光纤等其它接入网络提供更大的冗余机制和通信负载平衡能力，完成分层分布式信息协同处理。

其中，还包括有为所述中程无线MESH传感器节点提供能源的能源接入点。