[发明专利]无线传感器网络数据汇聚方法、系统及相关设备

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种无线传感器网络数据汇聚方法、系统及相关设备。

背景技术

无线传感器网络用来监视一定的地理区域，通过网络互联与外界进行信息沟通。它的应用非常广泛，可以用于环境检测、军事探测、医疗保健等各个部门。

由于无线传感器网络的特殊运行环境以及网络节点本身的特点，这种网络与传统的无线网络以及移动自组织网络有很大不同，主要在于传感器节点能量有限、能源无法替换，造成网络生命期有限，制约了网络的处理能力和通信能力。为了尽可能延长网络生命期，在研究与设计网络时，能量效率是最重要的性能指标。目前，从物理层到网络层，已经提出了许多高效节能的算法，如成链算法，但多数算法是针对于单个节点或节点集来提高能量效率，对网络整体能量效率考虑较少，这些算法在网络建立初期性能比较好，一旦网络中出现失效节点后，其自适应能力有限，网络生命期难以保证。网络能量均衡要求全网节点尽可能的平均耗能。能量均衡与网络生命期密切相关，整个无线传感器网络是一个整体，网络运行到后半生命期时可能会出现网络分裂，形成孤岛网络，有效覆盖面积剧减等问题。

现有技术中，PEGASIS(Power-Efficient Gathering in Sensor InformationSystems)协议是一个节能平面路由协议，该协议采用动态选举链头的思想，为避免频繁选举链头的通信开销，采用无通信量的链头选举方法，且网络中所有节点只形成一个链。该协议要求每个节点都知道网络中其他节点的位置，通过贪心算法选择最近的邻居节点形成链。其中动态选举链头的方法为：设网络中N个节点都用1-N的自然数编号，第j轮选取的链头是第i个节点，i＝jmod N(i为0时，取N)。链头与节点(基站)一跳通信，利用令牌控制链两端数据沿链传送到链头本身，在传送过程中可聚合数据。当链两端数据都传送完成时，开始新一轮选举与传输。

但是发明人在实践中发现：在现有技术中，如果链过长，数据传输时延将会增大这些链路的节点能量消耗相对较多，会过早死亡，降低网络生命期。

发明内容

本发明实施例提供一种无线传感器网络数据汇聚方法、系统及相关设备，以解决数据传输时能量损耗较大的问题。

本发明实施例所提供的一种无线传感器网络数据汇聚方法、系统及相关设备是通过以下技术方案实现的：

一种无线传感器网络数据汇聚方法，包括：

根节点汇聚邻居节点的数据；

根节点将所述的数据向基站发送；

其中所述的根节点与所述的邻居节点和基站构成树形拓扑连接关系。

本发明实施例又提供一种网络节点，所述的网络节点与所述的邻居节点构成树形拓扑连接关系，所述的网络节点包括：

数据汇聚单元，用于汇聚邻居节点的数据；

数据发送单元，将所述数据汇聚单元的数据向基站发送。

本发明实施例还提供一种无线传感器网络数据汇聚系统，

至少包括第一节点、至少两个网络节点，和基站，所述第一节点和所述至少两个网络节点构成树形拓扑连接关系：

第一节点，用于汇聚所述至少两个网络节点的的数据，将所述的数据向基站发送；

基站，用于接收所述第一节点发送的数据。

本发明实施例的技术效果是：通过建立树形拓扑连接关系，然后确定根节点，通过根节点向基站发送数据，使得基站可以较快速的获取数据。而且树形拓扑随着时间变化，使得各节点能量消耗趋于均衡，这样充分利用了网络能量，延长了网络生命时间。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无线传感器网络数据汇聚方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种树形拓扑调整中两种标记方式的示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种树形拓扑；

图4为本发明实施例提供的经过树形拓扑调整得到的树形拓扑；

图5为本发明实施例提供的变化前后的两轮树形拓扑；

图6为本发明实施例提供的网络节点的结构图；

图7为本发明实施提供的无线传感器网络数据汇聚系统的结构图。

具体实施方式