[发明专利]无线传感网的组网方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感技术，尤其涉及一种无线传感网的组网方法。

背景技术

传感器是一种能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，无线传感网(Wireless Sensor Network，WSN)是由众多的传感器通过无线通信的方式，相互联系，处理、传递信息的网络。该网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，可以实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，传送给所需用户。无线传感网在军事、工业控制、交通、安全、医疗、野外勘探、环境监测、家庭和办公环境等很多方面都有着广泛的应用。

无线传感网是一种的新兴的网络，它由多个单个传感器节点组成，各节点通过传感或控制参数来实现与外部环境的交互。无线传感网的一个典型特征是在一个很小的区域里部署着很多节点，为了保证一个区域的覆盖率足够高或者使网络中有冗余来防止节点失效。虽然这些都是密集型网络部署的优点，但是它也存在着以下缺点：在一个相对拥挤的网络中，由于邻居节点数目众多，节点之间容易互相干扰，各种可能的路由方式太多，节点可能会使用较大的功率来与远处的节点直接通信，限制了无线带宽的重新使用，因此在很多节点密集分布的网络中，节点之间都在彼此的通信范围内，在网络初始化阶段，很容易因为冲突碰撞而产生的数据包丢失并导致网络的组成需要耗费相当长的一段时间，同时形成的网络拓扑结构也极不稳定，在通信过程中也会因此而导致数据传输的中断及网络的重组，额外消耗了大量的能量。

针对以上问题，我们需要一种有效的组网方法针对这种干扰性极强的网络在网络的初始阶段能够快速组网并调度好时隙的分配，以保证整个网络数据传输的可靠性和有效性。一个网络的组成涉及到了网络的拓扑控制和时隙调度两个方面。而网络拓扑控制协议和媒体访问控制协议(Media Access Control，MAC)也一直是无线传感网的研究热点。网络拓扑控制协议能够优化路由协议和MAC协议的效率，使之紧密的结合，为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面提供基础，有利于延长整个网络的生存时间，对网络性能的影响很大。MAC协议决定了无线信道的使用方式，构建了无线传感网的底层基础结构，在传感器节点之间分配有限的无线通信资源，使得不同节点能够合理的使用这些资源。无线传感网中单个节点的作用是微弱的，传感器网络的强大功能是由众多节点协作分工实现的，多个节点之间的通信需要各种协议在局部范围内协调各个节点之间的资源分配，充分利用有限的通信资源来共同完成一定的任务。