[发明专利]一种长距离线状无线传感网络中的数据路由方法

说明书

本发明公开了一种长距离线状无线传感网络中的数据路由方法，包括子链划分阶段、子链内数据汇总阶段和子链间通信阶段，通过对监测信息进行整合优化，降低整个长距离线状线路的状况监测延时，保证数据传输过程中安全性和网络的可靠性。本发明具有低能耗、低时延的特征，而且可使用相对较少的节点进行大量数据的通信，使整个网络的传输成功率达到最高。

技术领域

本发明属于无线传感技术领域，特别涉及了一种长距离线状无线传感网络中的数据路由方法。

背景技术

无线通信协议和嵌入式设计中的先进技术已经使低功率小型多功能传感器节点被广泛应用于无线传感器网络(WSN)，涉及从环境监测到健康和娱乐等诸多领域。传感器节点能够检测其感测范围内的环境参数，并将数据通过多跳的方式路由到其通信范围内的节点上。传感器节点通常协同工作以监控人类难以涉足的区域。WSN可能要求统一的节点布局，部署传感器节点后，网络可靠性取决于几个参数，包括连通性，数据路由延迟和传感器事件检测的准确性。

WSN部署涉及几个决策参数，例如部署的传感器节点的数量以及节点之间传递数据的速率，并且需要保证节点的寿命持续较长时间，节点部署位置和节点间距离也影响能源使用，所以数据交换需要进行可靠有效的调度，以便通过分配能量负载来减少数据传输延迟和延长网络寿命。网络生命周期定义为网络开始工作直到某些传感器节点能量耗尽，整个网络无法提供数据传输服务的时间。

由于广泛的线性跨度，长距离无线传感器网络可以用来监测石油和天然气管道的安全和使用情况。线性无线传感器网络的服务质量(QoS)要求数据交换方法必须是灵活的，而且为了延长网络的寿命，需要安排节点休眠模式和工作模式的切换。由接收信号强度指示器(RSSI)定义的链路质量是网络连接的主要参数。对于可接受的QoS级别，信息的传输时间需要尽量短，而且每轮数据通信时间需要保持稳定，不能有大幅的变化。此外，需要设计数据路由机制以保持关键点处的数据负载。网络可靠性，容错和延迟最小化在很多情况下需要在路由决策有所体现或者得到优化。

线性无线传感器网络(LWSN)结构是所有网络拓扑结构中的一种特殊情况，长距离多跳通信导致数据传输时间增加。LWSN在拓扑结构上可能过于简单，但数据路由机制和节点部署方法的设计并不简单。这种网络问题一直是近来研究的焦点。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种长距离线状无线传感网络中的数据路由方法，降低整个长距离线状线路的状况监测延时，同时保证数据传输过程中安全性和网络的可靠性。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种长距离线状无线传感网络中的数据路由方法，包括以下步骤：

(1)将整个线状拓扑网络划分成C个子链；

(2)将距离基站最远的个节点放入第1个子链内，将剩下节点中距离基站最远的个节点放入第2个子链，以此类推，直到所有的节点都被分配到某一小组子链内，其中表示向下取整；

(3)从C个子链中依次选取下一轮通信节点进行通信；

(4)在第i个子链中，所有节点将自己的相对能量参数信息加入到感知消息数据包中，然后将该数据包发往子链的本轮通信节点，i＝1,2,…,C；

(5)通信节点在接收到子链内其他节点发送的数据包的同时，生成各节点的信号强度数据；

(6)根据各节点的信号强度数据计算节点的信号质量参数；

(7)将第i个子链中信号质量参数大于等于预设阈值的节点都放入集合Set_i内；

(8)搜索集合Set_i内相对能量参数最小的节点，将该节点信息加到数据包和ACK消息中，并将数据包发往第i+1个子链的通信节点；