一种基于冗余节点的线性传感网多跳数据收集方法技术

本发明专利技术公开了一种基于冗余节点的线性传感网多跳数据收集方法，包含以下步骤：S1.针对线性待监测环境，确定待监测点和网络冗余度，进行包括sink节点、感知节点以及冗余节点的部署工作，确定待监测点所在级别；S2.sink节点生成INIT数据包并广播；S3.尚未加入网络或已加入网络但是级别需要更新的节点根据所接收的INIT数据包，设置所在级别、建立睡眠‑唤醒调度，随后由感知节点更新并广播INIT；S4.节点通过一种竞争发送、竞争回复的握手机制，建立路由信息；S5.节点根据路由信息，通过一种竞争发送、单独回复的握手机制转发数据。该方法能够实现能量在全网节点的均衡消耗，解决能量空洞问题，同时保持现有协议在能量效率和传输时延方面的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种基于冗余节点的线性传感网多跳数据收集方法
本专利技术涉及的领域为无线传感器网络中的介质访问控制协议的设计，特别涉及一种基于冗余节点的线性传感网多跳数据收集方法。
技术介绍
物联网近年来的快速发展展示了其广泛的应用领域，无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)作为其中的一项重要技术以及研究方向而备受研究者关注，其对于物联网领域的发展具有重要的推动作用。WSN技术的应用领域广泛，其中最为重要且常见的应用领域之一是对于传感器节点覆盖范围内的环境监测。相应的监测环境多为无人常住的地域，对应的监测场景包括石油/天然气/自来水运输管道以及边境线异常事件的监测等。由于此类型的监测区域呈现出线性拓扑特征，传感器的相应部署方法则需要遵从这一特征，进而形成线性传感器网络(LinearSensorNetwork,LSN)。LSN提供的最主要的服务之一为数据收集，通过多跳无线转发方式，由汇聚节点(sink)收集传感器节点感知到的数据。这一数据收集方法受到研究人员持续而广泛的关注，诸多设法改进此收集方法所存在弊端的研究成果也相继被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于冗余节点的线性传感网多跳数据收集方法，其特征在于，包含以下步骤：/nS1.针对线性待监测环境，确定待监测点和网络冗余度，进行包括sink节点、感知节点以及冗余节点的部署工作，确定待监测点所在级别；/nS2.sink节点生成INIT数据包并广播；/nS3.尚未加入网络或已加入网络但是级别需要更新的节点根据所接收的INIT数据包，设置所在级别、建立睡眠-唤醒调度，随后由感知节点更新并广播INIT；/nS4.节点通过一种竞争发送、竞争回复的握手机制，建立路由信息；/nS5.节点根据路由信息，通过一种竞争发送、单独回复的握手机制转发数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于冗余节点的线性传感网多跳数据收集方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1.针对线性待监测环境，确定待监测点和网络冗余度，进行包括sink节点、感知节点以及冗余节点的部署工作，确定待监测点所在级别；
S2.sink节点生成INIT数据包并广播；
S3.尚未加入网络或已加入网络但是级别需要更新的节点根据所接收的INIT数据包，设置所在级别、建立睡眠-唤醒调度，随后由感知节点更新并广播INIT；
S4.节点通过一种竞争发送、竞争回复的握手机制，建立路由信息；
S5.节点根据路由信息，通过一种竞争发送、单独回复的握手机制转发数据。


2.根据权利要求1所述的基于冗余节点的线性传感网多跳数据收集方法，其特征在于，所述S1中，在一个待监测的线性环境中的每个待监测点，相应部署一个装配有各类传感器、能够感知环境的感知节点，以及若干个无传感器、仅作为中继节点的冗余节点，sink节点部署在线性环境两端中的某一端，用来收集感知数据。通过调节发射功率，sink节点或位于某个待监测点的节点只能和相邻的待监测点上的节点进行通信，以减少网络通信干扰并节省能量，每个待监测点部署的冗余节点的个数Ni由下式确定：



其中i表示该待监测点所在级别：距离sink节点最近的待监测点的级别为1，次最近的待监测点的级别为2，以此类推，距离sink节点最远的待监测点的级别为N；RD为网络冗余度(RedundancyDegree)，特别地，令RD＝0表示没有部署冗余节点的情况。


3.根据权利要求1所述的基于冗余节点的线性传感网多跳数据收集方法，其特征在于，所述S2中，INIT数据包包含以下五个域：
(1)grade：发送节点所在的级别；
(2)state：发送节点在发送该数据包的时刻，所处的状态，即state∈{R，T，S}，R表示接收状态，T表示发送状态，S表示休眠状态；
(3)stateDuration：发送节点在发送数据包时，其所在state状态的持续时间；
(4)source：发送节点的地址信息；
(5)timestamp：发送节点发送该数据包时的时间戳；
sink节点设置INIT.grade＝0，INIT.state设置为节点发送INIT包时所处的状态(记为)，INIT.stateDuration＝0，INIT.timestamp设置为sink发出INIT时的时间，INIT.source设置为sink节点的地址，随后sink节点广播该数据包；
每个节点维护六个属性：
(1)节点所在级别，初始化为-1；
(2)节点状态，满足初始化为Idle状态，即空闲状态；
(3)节点在状态中所持续的时间；
(4)FID：数据包传输链路中，当前节点的上一跳节点的ID信息；
(5)CID：当前节点的ID信息；
(6)NID：数据包传输链路中，下一跳节点的ID信息。
记级别i中的感知节点为SNi，若RD＝0或则判定SNi是可中继节点；否则，SNi为不可中继...

【专利技术属性】
技术研发人员：童飞，张铨炜，李大中，费越，张家康，陈煜，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32