[发明专利]无线传感网中多移动sink接入控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络协议，特别涉及一种无线传感器网络（也称无线传感网）中的多移动sink节点接入控制方法。

背景技术

无线传感器网络是由一组随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域内感知对象的信息，并发布给观察者。sink节点是数据汇集节点，负责汇总网络中传感器节点发来的数据，同时也是整个传感器网络的控制节点，对网络中其他传感器节点进行管理。

传统的采用固定sink节点的无线传感器网络布设方式存在很多不足，难以适应很多无线传感网应用发展的需求。因此现在无线传感器网络设计中引入了多移动sink收集传感数据。多移动sink的引入可以平衡传感器网络中各节点的能量消耗，有效地避免“路由空洞”问题，提高整个网络的吞吐量，延长了网络的生存周期。

但是已有多移动sink无线传感网络方案中，每个sink节点都需要按固定频率(如每3秒一次)广播hello控制包，以向邻居传感节点通告自己的存在。每个hello包中包括sink ID、时间戳、hello包编号等。这种方案没有考虑移动sink节点的密度。当移动sink密度较大时，会给网络造成不必要的开销，降低了网络吞吐量和能量有效性。而且已有的基于移动sink的无线传感器网络研究忽略了不同sink节点可能提供不同的服务质量，例如sink节点可以通过WIFI、GPRS等不同方式接入固定通信网络，这些方式所提供的服务质量、资费方式各不相同。如何根据不同的服务质量要求进行sink接入控制在以往工作中并没有被涉及到。

发明内容

本发明旨在克服背景技术所述的当移动sink密度较大时，会给网络造成不必要的开销，降低了网络吞吐量和能量有效性的缺陷，以及解决如何根据不同的服务质量要求进行sink接入控制的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是基于以下两种场景提出的：其一：所有移动sink提供单一服务质量；其二：不同移动sink可以提供不同的服务质量。

针对场景一，其技术方案是：在多移动sink无线传感网中，结合多移动sink节点之间的相互协作，设计出一种有效控制一定区域内需要执行控制包广播的移动sink节点数量的方案和一种动态调节控制包广播频率的方案。上述方案设计主要源于下面两个观察：在一定区域内只需要一定数量的sink节点已经足够完成数据收集的任务；当一定区域内有过多的sink节点时，如果每个sink节点都不停地交换控制包，那么反而会增加网络负担。因此，只需在一定区域内达到一定数量的sink控制信息扩散，即可满足数据收集的目的，同时有效控制网络协议开销。方案如下：

1）针对单一的服务质量要求，每个sink节点监听周围邻居sink广播的hello包；

2）周期性地统计出其通信范围Rs内广播hello消息的移动sink节点的数量；

3）根据这一数量，来确定自身是否需要在下一周期广播控制包或保持沉默的概率（方案1-1）；

4）或动态调整自己的hello广播频率（方案1-2）；

5）从而达到满足该服务质量控制接入的目的。

针对场景二，其技术方案是：在场景一方案的基础上做了改进，充分考虑移动无线传感网中，不同移动sink节点可能提供的不同服务质量的特性，进一步设计出两种面向不同服务质量的多移动sink接入控制方案。方案如下：

1）针对不同的服务质量要求，每个sink节点监听周围邻居sink广播的hello包；

2）周期性地计算出通信范围Rs内提供同类服务质量的sink节点的数量；

3）根据区域内提供该服务质量的sink节点的数量，来确定自身是否需要在下一周期广播控制包或保持沉默的概率（方案2-1）；

4）或动态调整自己的hello广播频率（方案2-2）；

5）从而达到满足该服务质量控制接入的目的。

本发明着眼于一定区域内的整体网络性能，能够灵活地满足不同的服务质量要求，在保障数据收集的同时，减少了控制包的数量，有效地降低了网络开销。另外，本发明还具有简单且易于在实际的无线传感器网络中实现的特点。

具体实施方式