一种应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法技术

本发明专利技术属于网络组网技术领域，公开了一种应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法，获取无线传感器网络的组网信息，利用所述组网信息连入所述无线网络；对无线传感器网络进行分组；将无线传感器网络划分为栅格，每个栅格中存在若干个传感器节点。本发明专利技术通过对无线传感器网络进行分组方法根据传感器的状态来驱动无线传感器网络的分组，可以按照用户的需求进行分组，不用在空间很有限的传感器上增加多余的按键，且无需专门的输入工具，简单明了，易于实现；同时，通过下载无线传感器网络数据方法可以克服现有技术中数据采集可靠度低和数据传输效率低的缺陷，以实现数据采集可靠度高和数据传输效率高的优点。靠度高和数据传输效率高的优点。靠度高和数据传输效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法


[0001]本专利技术属于网络组网
，尤其涉及一种应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法。

技术介绍

[0002]组网技术就是网络组建技术，分为以太网组网技术和ATM局域网组网技术。以太网组网非常灵活和简便，可使用多种物理介质，以不同拓扑结构组网，是国内外应用最为广泛的一种网络，已成为网络技术的主流。以太网按其传输速率又分成10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s。细缆以太网10BASE
‑
210BASE
‑
2以太网是采用IEEE802.3标准，它是一种典型的总线型结构。采用细缆为传输介质，通过T型接头与网卡上的BNC接口相连的总线型网络。然而，现有应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法无法按用户的需要进行分组，或者需要专门的输入工具，或者使用按键会占用传感器的空间，而且容易导致按键被误碰；同时，在大规模高密度的无线传感器网络中，传统的下载方式会降低数据采集的可靠度。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法无法按用户的需要进行分组，或者需要专门的输入工具，或者使用按键会占用传感器的空间，而且容易导致按键被误碰；同时，在大规模高密度的无线传感器网络中，传统的下载方式会降低数据采集的可靠度。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法。
[0005]本专利技术是这样实现的，一种应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法包括以下步骤：
[0006]步骤一、获取无线传感器网络的组网信息；缓存所述组网信息于存储单元；从存储单元中读取所述组网信息，并利用所述组网信息连入所述无线网络；对无线传感器网络进行分组；将无线传感器网络划分为栅格，每个栅格中存在若干个传感器节点，在数据传输过程中，在同一个栅格里面，在任意时刻，只有一个传感器节点作为中继节点；
[0007]步骤二、中心节点通过洪泛广播的方式配置网络的几何坐标、子网ID、中心节点坐标及其ID、垂直方向栅格数目和水平方向栅格数目；
[0008]步骤三、下载无线传感器网络数据，第一次接收到配置分组广播数据的每个中继节点，依据网络参数计算出网络的水平方向长度和垂直方向长度L，并记录这些配置信息，然后继续中继广播该配置分组广播数据；接收过该配置分组广播数据的中继节点，将不再转发，直接丢弃该配置分组广播数据；此时，如果传感节点接收到该配置分组广播数据，将依据网络参数调整它的配置信息后直接丢弃该配置分组广播数据；
[0009]步骤四、当某一个传感节点或中继节点有数据分组信息需要发送给中心节点时，它将会依据它与中心节点间的相对位置信息来初步选择分组将发送的方向，并列出所有备
选中继节点；
[0010]步骤五、该发送节点依据它与所选定方向相邻栅格间的相对位置信息，利用发送节点与各栅格中心间的距离来估算链路稳定度，估算出该发送节点与这些栅格中的中继节点链路稳定性信息来估算在该方向上所有备选中继节点的链路稳定性信息。
[0011]进一步，所述对无线传感器网络进行分组方法如下：
[0012](1)建立具有双向树的网络拓扑，网关合并双向树中所有子节点列表，构建用于遍历双向树中所有树节点、且包含端到端的路由信息的路由列表；
[0013](2)基于构建的路由列表，网关通过依次向每个树节点发送包含端到端的路由信息的请求，发起数据下载请求；
[0014](3)目标节点沿着双向树中与数据下载请求相反的路径，向网关反馈数据下载请求所请求的数据；数据下载请求所请求的数据沿目标节点到达网关后，网关验证CRC数据。
[0015]进一步，所述构建用于遍历双向树中所有树节点、且包含端到端的路由信息的路由列表的操作，具体包括：
[0016]1)网关查询第一层子节点的子节点列表；网关向第二层子节点发送轮询请求，得到第二层子节点的列表；
[0017]2)网关以此方式向更深层级的子节点寻求子节点列表；网关历遍所有层次的子节点，获得完整的子节点列表和路由信息。
[0018]进一步，所述建立具有双向树的网络拓扑的操作，具体包括：
[0019]在预设的网络拓扑表中加入能够进行数据传输的传感器节点，将该传感器节点称为树节点；将暂未加入网络拓扑表的传感器节点称为非树节点；
[0020]网关通过广播树节点的心跳消息的方式，初始化网络拓扑的建立过程；
[0021]基于网络拓扑建立过程的初始化结果，非树节点竞争加入网络拓扑表后，通过发出自身的心跳消息的方式，募集更多的传感器节点，建立所需网络拓扑结构。
[0022]进一步，所述下载无线传感器网络数据方法如下：
[0023](1)数据汇聚节点开机后进入允许分组状态，并发送允许分组信息；数据汇聚节点接收到各个处于未分组状态的传感器发送的加入所述数据汇聚节点覆盖的网络的请求；
[0024](2)数据汇聚节点返回允许入网的消息给各个请求加入的传感器，且使得所述各个请求加入的传感器存储所述数据汇聚节点的ID；
[0025](3)数据汇聚节点为各个请求加入的传感器的ID配置与所述传感器的监测位置相匹配的位置ID，并存储各个请求加入的传感器ID，退出允许分组状态，进入禁止分组状态。
[0026]进一步，所述下载无线传感器网络数据方法进一步包括：
[0027]当需要对已分组的传感器进行重新分组时，数据汇聚节点向需退出网络的传感器发送劝其退出网络的信息，传感器收到所述信息后，从已分组状态转换为未分组状态；
[0028]当需要对已分组的传感器进行重新分组时，通过传感器上的重新分组按键，使处于已分组状态的传感器转换为未分组状态；
[0029]若所述处于已分组状态的传感器下线后再次上线，则请求接入数据汇聚节点覆盖的网络，数据汇聚节点接收到该传感器的请求，获取该传感器的ID，判断所述传感器ID是否已存在于数据汇聚节点中：
[0030]若存在，则向所述传感器发送允许入网的消息，该传感器接入网络；
[0031]若不存在，数据汇聚节点向所述传感器发送拒绝入网的消息，传感器接收到所述消息后转换为未分组状态，或者，数据汇聚节点不进行进一步处理，超过一定的时限后传感器自动转换为未分组状态。
[0032]进一步，所述步骤二中心节点通过洪泛广播的方式配置网络的几何坐标的方法包括：
[0033]根据所有节点构建节点覆盖图，节点覆盖图作为对等网络所包括的逻辑空间之上的节点的空间分布；
[0034]在节点覆盖图中构建具有多级的拓扑树，每级包括与各自的节点相关联的一个或多个树节点；
[0035]根据树节点在拓扑树中所处的位置确定当前节点的几何坐标；
[0036]将确定的几何坐标通过洪泛广播的方式发送到对应的节点。
[0037]进一步，所述将确定的几何坐标通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法，其特征在于，所述应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法包括以下步骤：步骤一、获取无线传感器网络的组网信息；缓存所述组网信息于存储单元；从存储单元中读取所述组网信息，并利用所述组网信息连入所述无线网络；对无线传感器网络进行分组；将无线传感器网络划分为栅格，每个栅格中存在若干个传感器节点，在数据传输过程中，在同一个栅格里面，在任意时刻，只有一个传感器节点作为中继节点；步骤二、中心节点通过洪泛广播的方式配置网络的几何坐标、子网ID、中心节点坐标及其ID、垂直方向栅格数目和水平方向栅格数目；步骤三、下载无线传感器网络数据，第一次接收到配置分组广播数据的每个中继节点，依据网络参数计算出网络的水平方向长度和垂直方向长度L，并记录这些配置信息，然后继续中继广播该配置分组广播数据；接收过该配置分组广播数据的中继节点，将不再转发，直接丢弃该配置分组广播数据；此时，如果传感节点接收到该配置分组广播数据，将依据网络参数调整它的配置信息后直接丢弃该配置分组广播数据；步骤四、当某一个传感节点或中继节点有数据分组信息需要发送给中心节点时，它将会依据它与中心节点间的相对位置信息来初步选择分组将发送的方向，并列出所有备选中继节点；步骤五、该发送节点依据它与所选定方向相邻栅格间的相对位置信息，利用发送节点与各栅格中心间的距离来估算链路稳定度，估算出该发送节点与这些栅格中的中继节点链路稳定性信息来估算在该方向上所有备选中继节点的链路稳定性信息。2.如权利要求1所述的应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法，其特征在于，所述对无线传感器网络进行分组方法如下：(1)建立具有双向树的网络拓扑，网关合并双向树中所有子节点列表，构建用于遍历双向树中所有树节点、且包含端到端的路由信息的路由列表；(2)基于构建的路由列表，网关通过依次向每个树节点发送包含端到端的路由信息的请求，发起数据下载请求；(3)目标节点沿着双向树中与数据下载请求相反的路径，向网关反馈数据下载请求所请求的数据；数据下载请求所请求的数据沿目标节点到达网关后，网关验证CRC数据。3.如权利要求2所述的应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法，其特征在于，所述构建用于遍历双向树中所有树节点、且包含端到端的路由信息的路由列表的操作，具体包括：1)网关查询第一层子节点的子节点列表；网关向第二层子节点发送轮询请求，得到第二层子节点的列表；2)网关以此方式向更深层级的子节点寻求子节点列表；网关历遍所有层次的子节点，获得完整的子节点列表和路由信息。4.如权利要求2所述的应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法，其特征在于，所述建立具有双向树的网络拓扑的操作，具体包括：在预设的网络拓扑表中加入能够进行数据传输的传感器节点，将该传感器节点称为树节点；将暂未加入网络拓扑表的传感器节点称为非树节点；网关通过广播树节点的心跳消息的方式，初始化网络拓扑的建立过程；
基于网络拓扑建立过程的初始化结果，非树节点竞争加入网络拓扑表后，通过发出自身的心跳消息的方式，募集更多的传感器节点，建立所需网络拓扑结构。5.如权利要求1所述的应用于物联网数据传输的无线传感器网络组网方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴舰，刘宇刚，李彦斌，
申请(专利权)人：贵州师范大学，
类型：发明
国别省市：