[发明专利]一种无线传感器自组网方法

说明书

技术领域

本发明属于网络技术领域，尤其涉及一种无线传感器自组网方法。

背景技术

无线传感器网络（Wireless Sensor Network, 简称WSN）是指由大量静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，广泛应用于对物体和环境进行监测和控制的信息系统中。

无线传感器网络基于微机电系统( 英文Micro-Electro-Mechanism System，简称MEMS)、片上系统( 英文System on Chip，简称SOC)、无线通信和低功耗嵌入式技术，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。

无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。潜在的应用领域可以归纳为: 军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。

无线传感器网络多采用五层协议标准：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。其中数据链路层是被研究最多的一层，多媒体研究接入控制，原因在于无线传感器携带能量的局限性。媒体访问控制( 英文Media Access Control，简称MAC) 是数据链路层的底级组成部分，它定义在局域网上用载波监听多路访问冲突检测和在令牌环局域网上如何共享访问传输介质，是其中的一项重要协议。

目前无线传感器网络采用的底层通信协议，特别是MAC 协议都是沿袭因特网及IEEE802.11 协议的扩展技术。在这些通信协议中，仍然采用传统的载波侦听和基于随机退避机制的冲突避免方法作为底层的信道管理机制，而能量有效性则依赖于节点间协同的睡眠/ 唤醒机制。因此，除节点间的同步开销外，将节点间的通信限制在狭窄的通信窗口内不可避免的会增加冲突概率和无关的数据侦听。因此在低速率的、节点密集的无线传感器网络中采用这种传统技术并不能有效的缓解无线冲突、节省能量，尤其在大规模的无线传感器网络中，这种影响更为显著，从而进一步增加了系统的能量消耗。

 

发明内容

      为了解决现上述问题，本发明提供一种无线传感器自组网方法，它能够在低速率的、节点密集的无线传感网络中有效地缓解无线冲突、节省能量，尤其在大规模的无线传感器网络中影响更为显著，能极大的降低系统的能量消耗。

      本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

     一种无线传感器自组网方法，包括以下步骤：

（1）、在无线传感器网络中，选取一个节点作为网络协调器，网络协调器上电后，查看配置信息中网络配置信息是否已建立，如未建立，则启动自组网流程；

（2）、对网络进行时钟同步，时钟同步具体包括以下步骤：

（2a）、通过广播命令对网络中所有节点下发时钟同步指令；

（2b）、当所有节点收到时钟同步指令后，根据路径信息计算网络协调器至每个节点的传输延时；

（2c）、根据传输延时以及网络协调器的时钟设置所有节点的时钟，以此保证时钟同步，设置所有节点的休眠与唤醒的周期；

（3）、数据上、下行，在完成了无线传感器网络组网与时钟同步之后，当网络中的任一节点需要向网络协调器发送数据时，先从自身路径列表中找到自身在网络中所处的位置，从而确定传输路径，将数据直接发送到传输路径上该节点最近的相邻节点，由该相邻节点将数据传输到网络协调器，当网络协调器需要向任一节点发送数据时，先从自身路径列表中找到节点在网络中所处的位置，从而确定传输路径，将数据直接发送到传输路径上最近的相邻节点。。

进一步的，所述自组网流程包括以下步骤：

（1a）、网络协调器发出广播报文；

（1b）、初始化无线传感器网络中节点网络深度值，网络协调器的无线覆盖范围内的节点收到广播报文后，各节点计算出自身在网络深中的深度值，若该值大于或等于初始化的自身网络深度值则不予处理，若小于则将收到网络深度值加1后保存为自身网络深度值，同时记录网络信号强度与路径信息，然后将路径信息传送给上一级节点，接下来再向下一级节点继续发送广播报文；

（1c）、无线传感器网络中节点接到下一级节点返回的路径信息后进行存储，并向上一级节点传送。