一种新型树状结构无线传感网组网方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种新型树状结构无线传感网组网方法及其系统。本发明专利技术的路由方法根据无线传感网本身的特点，设计一种新的基于数据的树状结构路由协议，该协议是树状结构的，也就是说它将监控区域内的传感节点分成若干个树枝，而路由节点则是分叉节点；然后它是基于数据的，也就是说，在传输数据时，该协议不会像传统AODV那样，直接将数据转发到所有可到达路径的下一跳路由，而是先发送带有m元数据属性的（m为数据属性）路由发现信息，如果下一跳路由节点认为这个m元数据需要进行转发，则回复应答信号，否则不予理睬，收到应该信号的源路由节点则发送DATA；保证数据传输稳定。

A new tree structured wireless sensor network networking method and system

The invention provides a novel tree structured wireless sensor network networking method and a system thereof. The routing method of the invention according to the characteristics of wireless sensor network itself, the design of a new routing protocol based on tree structure data, the protocol is a tree structure, that is to say it will monitor the sensor nodes within the region is divided into several branches, and the routing node is the node bifurcation; then it is based on data, that is to say, in the transmission of data, the agreement does not like the traditional AODV, the data is transmitted to all the direct route to the next hop router, but first sent with m metadata attributes (M data attribute) routing information, if the next hop routing node that the M metadata needs to be forwarded then, reply signals, or ignored, should receive source routing node signal is sent DATA to ensure stable data transmission.

【技术实现步骤摘要】
一种新型树状结构无线传感网组网方法及其系统
本专利技术属于信息通信领域，具体涉及一种新型树状结构无线传感网组网方法及其系统。
技术介绍
随着信息与通信技术的飞速发展，现在人们越来越急切地需要对外界信息进行感知、检测以及监控，以便及时调整自己的工作方式，从而提高工作效率。而无线传感器网络这个概念正是基于此而提出的。无线传感网技术是一门多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点技术，综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及通信技术和分布式信息处理技术等，无线传感网络将这些技术有机地结合起来，实现信息的采集以及数字量化、无线信息传输、智能信息处理以及系统的互联，是一项非常有潜力的前沿热门技术。无线传感网是由部署在检测区域内大量的廉价无线传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知的对象信息，并发送给观察者。传感网有感知自然界的数据的采集功能，能对数据进行处理和传输，甚至有执行的功能，是无线通信领域促进信息和通信技术发展的关键技术之一。美国《商业周刊》预测未来技术发展报告中将无线传感网技术列为21世纪最有影响的10大技术之首。无线传感网技术将成为继计算机、互联网和移动通信网之后世界信息产业第三次浪潮，将成为各国占领信息
新的制高点的关键技术，被视为信息技术的一次历史性机遇。因此，无线传感网技术其发展备受关注，各国也正大力投入，积极发展，都是看中了其广阔的应用前景和对社会生活的巨大影响，以期改变人们的生产生活方式，并借此促进未来经济的发展。无线传感网技术应用广泛，可以借助于节点中内置的各种各样的传感器测量所在周边环境中的热量、声波和雷达等信号，从而探测包括温度、噪声、光强度、压力和土壤成分等众多人们感兴趣的物理现象，因此可以应用在军事、建筑、医疗、智能家居、环境监测、安防等等许多不同的领域。因此，对无线传感网技术的研究，无论是在理论上还是在实际应用上，都具有非常广阔的前景。目前，国内物联网行业在传感网方向的技术开发，主要以在ZigBee产品基础上进行的简单二次开发为主，自主研发较少。ZigBee是一种可用于物联网的无线通信组网技术，其标准为欧美国家提出，目前其核心技术及产品全部为欧美国家的研究机构和企业所掌控。但是，因为ZigBee的核心技术和产品都掌握在欧美国家手中，在中国只通过代理商进行销售；同时ZigBee封闭了底层协议，只向代理厂商开放简单的外部接口，这就使代理商的二次开发受到了相当大的局限，而目前国内的客户需求非常具有个性化和差异化，绝大部分不能直接应用现有的ZigBee产品，这使国内的代理厂商在未来相当长的时期内只能选择一些规模狭小的细分市场，发展潜力不大。同时，在涉及到国家安全和一些重要行业的应用领域，ZigBee产品或者无法应用，或者存在较大的安全隐患。基于此，本专利技术设计了一种简易树状结构无线传感网的组网方法及系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型树状结构无线传感网组网方法及其系统。本专利技术采用以下技术方案实现：一种新型树状结构无线传感网组网方法，其特征在于：包括以下步骤：提供一无线传感网组网，该无线传感网组网包括传感节点、用于中继传输的路由节点及汇聚节点；传感节点负责收集数据，并将数据发送到汇聚节点；汇聚节点将信息通过无线网络或互联网将数据传输到中央控制设备；如果需要中继传输，则需要添加路由节点进行中继传输；数据传输包括以下步骤：S1：将数据传输的时间分成一帧，一帧内包括侦听以及发送两个时隙；S2：在侦听时隙内，要发送数据的源节点首先进行载波侦听，如果发现信道空闲，则转入发送时隙；如果信道盲则继续侦听；S3：源节点转入发送时隙后，首先向目的节点发送一个RTS信号，目的节点收到RTS信号后，向源节点回应CTS信号；S4：源节点正确收到CTS信号以后，认为完成了握手，然后开始发送DATA，目的节点正确接收到DATA以后，再向源节点回应一个ACK信号，源节点收到ACK以后，才确认一次数据传输完成，否则返回S3；S5：在路由方式上，先发送带有m元数据属性的路由发现信息，m为数据属性，如果下一跳路由节点认为这个m元数据需要进行转发，则回复应答信号，否则不予理睬，收到应该信号的源路由节点则发送DATA。进一步的，所述传感节点为采集型传感节点，其工作流程为：当采集型传感节点完成上电初始化的工作以后，它将会向周边发送网络搜索指令，当路由节点或汇聚节点收到网络搜索指令后将给采集型传感节点回复应答信号，采集型传感节点保存路由地址信息并进入休眠；当等待周期结束，采集型传感节点进入工作状态后，采集型传感节点将会被唤醒，然后发送进网指令告知路由表中的路由节点已经处于工作状态，路由节点此时向采集型传感节点发出采集数据的命令；采集型传感节点将采集的数据发送给路由节点从而完成一次采集流程，然后又进入休眠状态直到下一次等待周期的结束；当采集型传感节点处于工作状态时，除了采集指令，路由节点还向其发送改变当前工作参数和读取当前工作参数的命令，采集型传感节点都将根据命令执行相应的动作。进一步的，所述传感节点为触发型传感节点，其工作流程：当触发型传感节点完成上电初始化的工作以后，它将会向周边发送网络搜索指令，当路由节点或汇聚节点收到网络搜索指令后将给触发型传感节点回复应答信号，触发型传感节点保存路由地址信息并进入休眠；当触发条件被满足的时候，触发型传感节点将会被唤醒从而进入工作状态，此时它将向路由表中的路由节点发送信息通知其已处于工作状态，收到该信息后，路由节点向它发出采集数据的命令，触发型传感节点将采集的数据发送给路由节点从而完成一次采集流程，然后又进入休眠状态直到下一次被触发。进一步的，所述路由节点的工作流程：当路由节点完成上电初始化的工作后，路由节点首先发出网络搜索指令，寻找附近的网络；当附近存在网络的时候，网络中的其他路由节点将应答这个网络搜索指令并回复应答指令；该路由节点收到这个应答指令后，将其加为父路由节点，而父路由节点则将其加为子路由节点，如此组成一个树状结构的网络；当加入网络后，路由节点就一直处于等待接收的过程当中，对于接收到的数据或指令，路由节点将会根据不同的指令做出不同的执行动作：当接收到的是传感节点进网指令后，路由节点可以根据父路由节点的要求，向其发送数据采集、参数采集、参数上报等指令，同时等待传感节点的回复数据；当接收到的是其他路由节点的指令后，它将根据具体的指令要求，去执行网络搜索、数据转发、参数采集等相关工作；同时，路由节点所有的数据传输都遵循m元数据属性原则，即可以通过相应的允许性设置，选择性地进行传送在允许范围内的数据或指令，如果不设置，则默认将转发所有的数据或指令。进一步的，所述汇聚节点的工作流程：当汇聚节点完成上电初始化的工作后，汇聚节点就一直处于等待接收的过程当中，对于接收到的数据或指令，汇聚节点将会根据不同的指令做出不同的执行动作；当接收到的是传感节点进网指令后，汇聚节点向其发送数据采集、参数采集、参数上报及其他指令，同时等待传感节点的回复数据；当接收到的是子路由节点的指令后，汇聚节点将根据具体的指令要求，去执行网络搜索、数据转发、参数采集及其他相关工作；当接收到的是上位机指令时，汇聚节点也将根据指令调整全网本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型树状结构无线传感网组网方法，其特征在于：提供一无线传感网组网，该无线传感网组网包括传感节点、用于中继传输的路由节点及汇聚节点；传感节点负责收集数据，并将数据发送到汇聚节点；汇聚节点将信息通过无线网络或互联网将数据传输到中央控制设备；如果需要中继传输，则需要添加路由节点进行中继传输；数据传输包括以下步骤：S1：将数据传输的时间分成一帧，一帧内包括侦听以及发送两个时隙；S2：在侦听时隙内，要发送数据的源节点首先进行载波侦听，如果发现信道空闲，则转入发送时隙；如果信道盲则继续侦听；S3：源节点转入发送时隙后，首先向目的节点发送一个RTS信号，目的节点收到RTS信号后，向源节点回应CTS信号；S4：源节点正确收到CTS信号以后，认为完成了握手，然后开始发送DATA，目的节点正确接收到DATA以后，再向源节点回应一个ACK信号，源节点收到ACK以后，才确认一次数据传输完成，否则返回S3；S5：在路由方式上，先发送带有m元数据属性的路由发现信息，m为数据属性，如果下一跳路由节点认为这个m元数据需要进行转发，则回复应答信号，否则不予理睬，收到应该信号的源路由节点则发送DATA。

【技术特征摘要】
1.一种新型树状结构无线传感网组网方法，其特征在于：提供一无线传感网组网，该无线传感网组网包括传感节点、用于中继传输的路由节点及汇聚节点；传感节点负责收集数据，并将数据发送到汇聚节点；汇聚节点将信息通过无线网络或互联网将数据传输到中央控制设备；如果需要中继传输，则需要添加路由节点进行中继传输；数据传输包括以下步骤：S1：将数据传输的时间分成一帧，一帧内包括侦听以及发送两个时隙；S2：在侦听时隙内，要发送数据的源节点首先进行载波侦听，如果发现信道空闲，则转入发送时隙；如果信道盲则继续侦听；S3：源节点转入发送时隙后，首先向目的节点发送一个RTS信号，目的节点收到RTS信号后，向源节点回应CTS信号；S4：源节点正确收到CTS信号以后，认为完成了握手，然后开始发送DATA，目的节点正确接收到DATA以后，再向源节点回应一个ACK信号，源节点收到ACK以后，才确认一次数据传输完成，否则返回S3；S5：在路由方式上，先发送带有m元数据属性的路由发现信息，m为数据属性，如果下一跳路由节点认为这个m元数据需要进行转发，则回复应答信号，否则不予理睬，收到应该信号的源路由节点则发送DATA。2.根据权利要求1所述的新型树状结构无线传感网组网方法，其特征在于：所述传感节点为采集型传感节点，其工作流程为：当采集型传感节点完成上电初始化的工作以后，它将会向周边发送网络搜索指令，当路由节点或汇聚节点收到网络搜索指令后将给采集型传感节点回复应答信号，采集型传感节点保存路由地址信息并进入休眠；当等待周期结束，采集型传感节点进入工作状态后，采集型传感节点将会被唤醒，然后发送进网指令告知路由表中的路由节点已经处于工作状态，路由节点此时向采集型传感节点发出采集数据的命令；采集型传感节点将采集的数据发送给路由节点从而完成一次采集流程，然后又进入休眠状态直到下一次等待周期的结束；当采集型传感节点处于工作状态时，除了采集指令，路由节点还向其发送改变当前工作参数和读取当前工作参数的命令，采集型传感节点都将根据命令执行相应的动作。3.根据权利要求1所述的新型树状结构无线传感网组网方法，其特征在于：所述传感节点为触发型传感节点，其工作流程：当触发型传感节点完成上电初始化的工作以后，它将会向周边发送网络搜索指令，当路由节点或汇聚节点收到网络搜索指令后将给触发型传感节点回复应答信号，触发型传感节点保存路由地址信息并进入休眠；当触发条件被满足的时候，触发型传感节点将会被唤醒从而进入工作状态，此时它将向路由表中的路由节点发送信息通知其已处于工作状态，收到该信息后，路由节点向它发出采集数据的命令，触发型传感节点将采集的数据发送给路由节点从而完成一次采集流程，然后又进入休眠状态直到下一次被触发。4.根据权利要求1所述的新型树状结构无线传感网组网方法，其特征在于：所述路由节点的工作流程：当路由...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，陈日清，刘宗铭，董金荣，王宇楠，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35