[发明专利]一种机会移动传感网中方向感知引导的数据收集方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动网络技术领域，尤其涉及一种机会移动传感网中方向感知引导的数据收集方法。

背景技术

移动感知系统应用越来越广泛,如监控野生动物的ZebraNet和TurtleNet,在手持设备中嵌入感知模块收集城市环境信息的城市感知(urbansensing),以及将传感器节点安装在车辆上收集城市交通状况的Cartel等。在这些应用中，传感器往往稀疏部署，通信距离有限的传感器随物体移动而变化，很难形成一个全连通的无线网络，只能形成局部连通、相互隔离且拓扑动态变化的无线网络。网络依赖节点移动带来的通信机会实现数据的转发。机会移动传感器网络采用“存储—携带—转发”的模式转发消息，即节点在收到消息后，没有合适的转发节点时存储消息，在移动过程中遇到sink节点或合适的转发节点时，才进行转发，通过这种方式实现网络的数据收集功能。

目前有几种近似的技术方案，一种称为Flooding机制，用来收集鲸鱼传感器网络数据，把传感器嵌入在鲸鱼身上，通过将生成的数据消息拷贝给每个相遇的鲸鱼节点，当游过部署在海面浮标上的sink节点附近时，将数据上传到sink节点。该机制实际上是传染转发机制，如果传感器节点的缓存足够大，这种机制的数据传输成功率就高，但网络开销很大。另外一种称为SCAR（sensor context-aware routing）的机会数据收集机制，针对不连通移动传感器网络，每个节点关联的传输概率不是基于前述的节点相遇状况，而是基于节点上下文信息（包括节点邻居变化率、能量等）定义。该机制估计传输概率的计算非常复杂，在资源紧张的传感器节点上不是非常合适。第三种称为ADG(Adaptive Data Gathering)自适应的数据收集机制，针对具有不同传输质量需求的信息采集应用，每个节点关联一个持续变化的“转发概率”参数，每个消息关联一个动态调整的“重要因子”参数，在辅以其他参数自适应确定消息在网络中的复制次数，使数据收集机制既能满足数据传输性能的要求，又具有小的网络开销。还有一种方案，提出了一个基于虚拟空间的路由机制，采用“存储-携带-转发”的传输模式实现数据收集。每个传感器节点根据与多个sink节点的期望传输延迟映射成高维空间中的一个坐标点,消息传输对应于从源节点移动到空间原点的过程。

机会移动传感网：传感器往往稀疏部署，通信距离有限的传感器随物体移动而变化，很难形成一个全连通的无线网络，只能形成局部连通、相互隔离且拓扑动态变化的无线网络，网络依赖节点移动带来的通信机会实现数据的转发。感知方向：移动节点相对于Sink节点的瞬时移动趋势：趋近或远离Sink节点，称为移动节点的感知方向。两个节点相遇时，可计算它们对方向的感知。数据转发：在传感网中，相遇的移动节点之间、移动节点与Sink节点之间、Sink节点与骨干网见进行的数据传输。数据收集：传感网络中，将各传感器检测到的数据集中到数据中心进行存储和处理。转发冗余：同一个消息在传感网中被转发的次数或同时存在的副本数目。能量剩余阈值：一个传感器维持正常工作所需要的最低能量值，低于这个值，传感器可能随时会停止工作或不能保证正常工作。

在机会移动传感网中现有的数据收集方法中，普遍存在的缺点有：（1）网络中消息冗余高；（2）数据收集算法复杂，这是因为约束参数过多的缘故；（3）网络效能较差，数据收集效率较低；（4）传感器能量消耗大，生存周期短。

例如：第一种方案Flooding机制，实际上是传染转发机制，需要传感器节点有足够大的缓存才能保证数据传输成功率，消息冗余很高，网络开销很大，数据收集效率和传感器生存周期都较低；

第二种方案SCAR机制，估计传输概率的计算非常复杂，传感器能量消耗大，在资源紧张的传感器节点上不是非常合适，网络效能和生存周期短；第三种方案ADG(Adaptive Data Gathering)机制，每个节点关联一个持续变化的“转发概率”参数，每个消息关联一个动态调整的“重要因子”参数，还有其他参数，数据收集算法过于复杂，影响网络效率和生存周期；第四种方案与第三种方案类似，在实际应用中面临挑战。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何减少消息冗余度，降低算法复杂度，提高传感网的数据收集成功率和生存周期。

为了解决以上技术问题，本发明公开了一种机会移动传感网中方向感知引导的数据收集方法，用i,j分别代表任意两个移动传感器s₁、s₂，它们的方向夹角分别为α_i，α_j，包括以下步骤：