[发明专利]无线传感器网络的数据传输方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种无线传感器网络的数据传输方法和系统。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)，由部署在监测区域内大量的节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者，即信宿端。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。从架构上看，无线传感器网络由大量小型传感器所组成的网络。这些小型传感器一般称作sensor node(传感器节点)或者mote(灰尘)，网络中一般也设置一个或几个用来集中从小型传感器收集的数据。无线传感器网络能够获取客观物理信息，具有十分广阔的应用前景，能应用于军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境检测、抢险救灾、危险区域远程控制等领域。

例如，作为一种先进的无线通信技术，无线传感器网络已经被广泛引入到智能电网中，智能电网分为两部分：电力传输网络(简称传输网)和电力分配网络(简称配电网)；传输网主要用于高压电力的传输，配电网主要功能是把电力传输到各个用户。传统的电网的监控网络都是通过有线方式进行通信，而有线通信方式需要昂贵的基础设施，维护起来也很困难，所以，在智能电网中一般考虑无线通信方式。比如IEEE802.11，基于WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互联接入)的IEEE802.16，3G/4G网络，IEEE802.20等等。智能电网作为一种配备有高效率、高可靠性和高安全性的通信设施的现代电力网络，它通过自动控制、自动感知、现代能量管理技术和现代通信技术来实现电力网络的智能化。例如，为了给电力公司提供实时的能耗数据，并且允许客户在使用时，以价格为基础，对能源使用做出明智的选择，采用智能电表基础建设网络(Advanced Metering Infrastructure，AMI)，简称AMI网络，是智能网络计划的重要组成部分。在智能电网具体运行中，需要把智能电表采集的数据传输到数据处理中心(Data Management Center，DMC)，即信宿端，数据处理中心可以根据这些数据了解当前网络状态并及时处理。因此，数据能否被及时有效地通过AMI网络发送到数据处理中心进行处理是决定网络性能的重要因素。

Sedat Gormus等人提出了在AMI网络中的协作通信协议(Opportunity Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks，ORPL)，简称ORPL协议，利用机会路由的方式发送数据包到目的地，即信宿端，该协议的主要思想是任何一个源节点都有一个候选发送节点组，候选发送节点组中的节点间可以相互通信，并且都是源节点的邻居节点，组内的节点都优先级。由于无线网络的广播特性和无线链路的不稳定性，源节点发送数据后，A内的节点可能只有一部分收到数据，ORPL协议中选择收到数据的并且优先级高的候选节点作为转发节点转发数据，其余收到数据的节点直接丢弃数据。

Dusit Niyato等人提出了另一种用于AMI网络中电表数据采集的传输协议(Cooperative Transmission for Meter Data Collection，CTMDC)，简称CTMDC协议。传统的数据传输方式中，智能电表采集的数据先发送到数据收集单元(Data Aggregator Unit，DAU)，再由数据收集单元转发到数据处理中心，该传输方式中，当数据量大时，数据收集单元处会发生拥塞，降低数据传输效率的缺点。CTMDC协议能够在一定程度上克服上述缺点，该协议的基本思想是：在每个小区设置一个中继节点来帮助数据收集单元转发数据。数据被送达数据处理中心存在两种传输方式：一种是数据收集单元收集电表数据然后直接发送到数据处理中心的直接传输方式，第二种是数据收集单元收集数据后再经过中继节点转发到数据处理中心的传输方式。当数据收集单元处数据量太多时，此时可以使用第二种传输方式转发数据，以此缓解数据收集单元处的拥塞情况。