[发明专利]一种基于虚拟节点的物联网数据传输的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及物联网传输技术领域，尤其涉及一种基于虚拟节点的物联网数据传输的方法及系统。

背景技术

节点密集的物联网络中，由于传感器节点故障、移动性、能量消耗等问题会导致传输链路断连，影响无线网络的拓扑结构，并导致某些节点的传输中断时间较长。

为了延长整个无线网络的生命周期，不会因为某个节点故障或能量耗尽而导致无线网络生命周期终结，现有技术中通常会在某个转发节点出现故障时在故障节点所在区域内选择一个邻居节点转发该故障节点的数据，但是这样带来的问题是，为了保证原有传输链路的通畅，无线网络中的所有节点的处理能力非常强大，才能在一个或多个节点出现故障或能量耗尽时，转发故障节点数据而不引起数据拥堵，这就必然会造成无线网络设计成本的增加，而且当故障发生时，无线网络可能存在某一个节点额外转发多个故障节点的数据，由于负载的增加，该节点能量会急剧消耗，这就使得无线网络的生命周期无法得到有效延长。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于虚拟节点的物联网数据传输的方法及系统。

一方面，本发明的实施例提供一种基于虚拟节点的物联网数据传输的方法，所述方法包括:

获取源节点的所有可达中继节点，并将拥有公共父亲节点的可达中继节点组成一个虚拟节点；

所述源节点从虚拟节点中根据节点负载能力选择其中一个可达中继节点作为所述源节点的转发节点加入物联网；

当所述源节点的转发节点发生故障时，所述源节点从虚拟节点中选取至少一个可达中继节点作为所述源节点的转发节点接入物联网。

通过上述的方案，当出现故障节点时，根据故障节点所处的虚拟节点内所有可达中继节点的负载能力以及故障节点的子节点的数据量，选择至少一个转发节点，转发故障节点的数据，若存在多个可达中继节点的负载能力大于故障节点的数据量，则选取负载能力最大的一个可达中继节点转发故障节点的数据，若任一可达中继节点的负载能力均小于故障节点的数据量，则选取多个可达中继节点共同转发故障节点的数据量，保证在不增加额外转发节点的前提下，提高网络数据传输发生故障时的自愈能力，且不会造成数据阻塞，而且采用负载分摊的方式转发故障节点数据，有效的延长了无线网络的生命周期。

进一步，当所述源节点的转发节点发生故障时，所述源节点从虚拟节点中根据节点负载能力以及节点剩余能量选取至少一个可达中继节点作为源节点的转发节点加入物联网。

采用上述进一步改进方案的有益效果是，在无线传感器网络中，衡量一个传感器网络的生命周期通常是根据节点的剩余能量来决定的。一个传感器网络从组网开始工作直到其中出现节点的能量归零，这段时间就是该传感器网络的生命周期。因此在选择转发节点时，考虑节点剩余能量，以延长传感器网络的生命周期是十分必要的，结合节点剩余能量和节点负载能力，在保证数据无阻塞的传输过程中，有效的延长了源节点所在网络的生命周期。

在上述进一步方案的基础上，对虚拟节点中的各可达中继节点的节点负载能力和节点剩余能量进行评分并求和，选择和值最大的可达中继节点作为源节点的转发节点加入物联网。

采用上述进一步改进方案的有益效果是，当选取源节点的转发节点时，仅根据节点负载能力的大小排序，可能出现的节点能量过低的情况，而且在节点能量过低的情况下增加节点的数据负载，必然会导致节点的能量急剧消耗，导致单个节点的生命周期终止，进而缩短整个无线网络的生命周期，而结合节点负载能力以及节点剩余能量的多少对可达中继节点进行排序，可以更加合理的查找出最优的数据转发路径，均衡无线网络中各节点负载，延长源节点所在网络的生命周期。

本发明的实施例还提供一种基于虚拟节点的物联网数据传输的系统，所述系统包括：

虚拟节点确定模块，用于获取源节点的所有可达中继节点并保存，并将拥有公共父亲节点的可达中继节点组成一个虚拟节点；

转发节点确定模块，用于从虚拟节点中根据节点负载能力选择其中一个节点作为所述源节点的转发节点加入物联网，

转发节点重确定模块，用于在所述源节点的转发节点发生故障时，从虚拟节点中选取至少一个可达中继节点作为所述源节点的转发节点接入物联网。