无线传感器网络的更新方法及相关设备技术

本发明专利技术实施例公开一种无线传感器网络的更新方法，在基站对第一簇头节点完成更新之后，将该第一簇头节点加入到待触发节点队列中；基站执行遍历更新步骤：基站顺序遍历待触发节点队列，以确定该队列中的一个待触发簇头节点，并触发该待触发簇头节点对簇内的邻居节点进行更新；在确定待触发簇头节点完成簇内节点的更新后，将其标记成簇内已更新状态；其中，第一邻居节点为簇头节点时，基站将该邻居节点加入待触发节点队列；在同一时刻，只有一个簇头节点和簇内的一个第一邻居节点进行程序更新操作；基站重复执行上述遍历更新步骤，直到待触发节点队列中没有待触发簇头节点。本方法无需暂停整个无线传感网络，且能实现无线传感网络中全部节点的更新。网络中全部节点的更新。网络中全部节点的更新。

【技术实现步骤摘要】
无线传感器网络的更新方法及相关设备


[0001]本专利技术涉及无线传感
，尤其涉及一种无线传感器网络的更新方法及相关设备。

技术介绍

[0002]大规模无线传感器网络由大量低成本的传感器节点组成，通过无线通信的方式，形成一个多跳自组织网络系统。其能够在长期无人值守的情况下进行监测任务。由于网络规模以及节点数量巨大，考虑到维护成本以及技术限制等因素，无法对每个节点的运行情况进行持续实时的有效监控和维护。但是，为了适应外部环境以及监测任务的变化，在传感器节点部署完毕之后，不可避免地要对节点已有的运行程序进行修改或者优化，比如修复先前程序的漏洞、变更单一节点甚至整个传感器网络的执行任务以及修补安全漏洞等。
[0003]现有无线传感器网络程序更新维护方案往往只合适节点数量不多的小规模传感器网络，注重的是如何快速完成对全网节点的程序更新，而且往往需要暂停网络现有监测任务的执行，网络中所有的节点在某个时间段内只能进行程序更新工作。这样虽然能很快完成整个网络节点的程序更新，但是却影响了网络自身任务功能的执行，尤其是对网络实时性要求较高，监测数据不可间断的传感器网络来说，这些方案是不可取的，也是不现实的。
[0004]此外，大规模无线传感器网络的网络拓扑始终是动态变化的，节点可能随时断开或者失效，邻居节点间的链路也随着时间在不断变化。比如，某个邻居节点因为链路断开或失效等问题，导致其整个程序更新过程中断，无法完成程序更新；因此，现有的更新维护方案无法确保网络中的所有节点100％地更新成功，影响整个网络的连通性和覆盖性，从而导致网络的监测任务即使在更新后也无法正常执行。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种无线传感器网络的更新方法及相关设备，不影响无线传感网络的监测任务的正常进行，而且可以实现对无线传感器网络的节点的百分之百更新。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种无线传感器网络的更新方法，所述无线传感器网络包括基站和簇头节点，所述方法包括：
[0007]一跳更新步骤，所述基站对一跳范围内的一个第一簇头节点进行更新后，将所述第一簇头节点加入待触发节点队列中；
[0008]遍历更新步骤，所述基站顺序遍历所述待触发节点队列，以确定该队列中未完成簇内的第一邻居节点的更新的一个待触发簇头节点，并触发所述待触发簇头节点对所述第一邻居节点进行更新，确定所述待触发簇头节点完成簇内节点的更新之后，将所述待触发簇头节点标记成簇内已更新状态；其中，所述第一邻居节点为簇头节点时，所述基站将所述第一邻居节点加入所述待触发节点队列中；所述无线传感器网络在同一时刻，只有一个簇头节点和簇内的一个第一邻居节点进行程序更新操作；
[0009]循环步骤，重复执行所述遍历更新步骤，直到所述待触发节点队列中没有待触发簇头节点。
[0010]可选地，所述一跳更新步骤包括：
[0011]所述基站在第一信道向一跳范围内的第二邻居节点广播第一更新指令，所述第一信道为所述无线传感器网络执行监测任务的信道，以使所述第二邻居节点响应所述第一更新指令向所述基站发送第一更新请求，所述第一更新请求携带有所述第二邻居节点的节点类型标记和节点识别标记，所述节点类型标记用于标记所述第二邻居节点为簇头节点或用于执行监测任务的监测节点；
[0012]所述基站将最先接收到所述第一更新请求的、所述节点类型标记为簇头节点的第二邻居节点作为所述第一簇头节点；
[0013]所述基站触发所述第一簇头节点将信道切换到第二信道，并将自身的信道切换到所述第二信道，以对所述第一簇头节点进行更新；
[0014]所述基站确定所述第一簇头节点完成更新后，将自身的信道切换到所述第一信道，并将所述第一簇头节点的节点识别标记添加到所述待触发节点队列中。
[0015]可选地，所述遍历更新步骤包括：
[0016]所述基站根据更新状态标记遍历所述待触发节点队列，以确定该队列中的一个所述待触发簇头节点，所述更新状态标记用于标记所述队列中的节点为所述簇内已更新状态；
[0017]所述基站向所述待触发簇头节点发送开始更新指令，以指示所述待触发簇头节点响应所述开始更新指令对簇内的第一邻居节点进行更新。
[0018]可选地，所述遍历更新步骤还包括：
[0019]所述基站接收所述待触发簇头节点在完成簇内所有的第一邻居节点的更新之后发送的更新完成信息；
[0020]所述基站为所述队列中的所述待触发簇头节点添加所述更新状态标记。
[0021]可选地，所述待触发簇头节点响应所述开始更新指令对簇内的第一邻居节点进行更新，包括：
[0022]步骤A，所述待触发簇头节点在所述第一信道向簇内的第一邻居节点广播第二更新指令，以使所述第一邻居节点响应所述第二更新指令向所述待触发簇头节点发送第二更新请求，所述第二更新请求携带有所述第一邻居节点的节点类型标记和节点识别标记，所述节点类型标记用于标记所述第一邻居节点为簇头节点或用于执行监测任务的监测节点；
[0023]步骤B，所述待触发簇头节点将最先接收到的所述第二更新请求对应的一个第一邻居节点确定为更新节点，并触发自身和所述更新节点切换到所述第二信道，以对所述更新节点进行更新操作；
[0024]步骤C，所述待触发簇头节点在所述更新节点完成更新后，将信道切换到所述第一信道，并向所述基站发送节点更新信息，所述节点更新信息包括所述更新节点的节点类型标记和节点识别标记，以使所述基站根据节点更新信息将节点类型为簇头节点的更新节点添加到所述待触发节点队列中；
[0025]步骤D，重复循环执行所述步骤A至所述步骤C，直到所述待触发簇头节点簇内所有的第一邻居节点完成更新。
[0026]可选地，所述待触发簇头节点响应所述开始更新指令对簇内的第一邻居节点进行更新，包括：
[0027]步骤S1，所述待触发簇头节点设置超时定时器，所述定时器的时间间隔为预设时长；
[0028]步骤S2，在所述预设时长内，所述待触发簇头节点重复向簇内的第一邻居节点广播第二更新指令，以使所述第一邻居节点在等待随机退避时长后，响应所述第二更新指令向所述待触发簇头节点发送第二更新请求，所述第二更新请求携带有所述第一邻居节点的节点类型标记和节点识别标记，所述节点类型标记用于标记所述第一邻居节点为簇头节点或用于执行监测任务的监测节点；
[0029]步骤S3，所述待触发簇头节点判断所述超时定时器是否被触发，若所述定时器被触发，则执行步骤S8，否则执行步骤S4；
[0030]步骤S4，所述待触发簇头节点判断是否接收到所述第二更新请求，若接收到所述第二更新请求，则执行步骤S5，否则返回步骤S3；
[0031]步骤S5，所述待触发簇头节点取消所述超时定时器，并停止广播所述第二更新指令；
[0032]步骤S6，所述待触发簇头节点触发自身和最先接收到的所述第二更新请求对应的一个第一邻居节点切换到所述第二信道，以对该第一邻居节点进行更新操作；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线传感器网络的更新方法，其特征在于，所述无线传感器网络包括基站和簇头节点，所述方法包括：一跳更新步骤，所述基站对一跳范围内的一个第一簇头节点进行更新后，将所述第一簇头节点加入待触发节点队列中；遍历更新步骤，所述基站顺序遍历所述待触发节点队列，以确定该队列中未完成簇内的第一邻居节点的更新的一个待触发簇头节点，并触发所述待触发簇头节点对所述第一邻居节点进行更新，确定所述待触发簇头节点完成簇内节点的更新之后，将所述待触发簇头节点标记成簇内已更新状态；其中，所述第一邻居节点为簇头节点时，所述基站将所述第一邻居节点加入所述待触发节点队列中；所述无线传感器网络在同一时刻，只有一个簇头节点和簇内的一个第一邻居节点进行程序更新操作；循环步骤，重复执行所述遍历更新步骤，直到所述待触发节点队列中没有待触发簇头节点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一跳更新步骤包括：所述基站在第一信道向一跳范围内的第二邻居节点广播第一更新指令，所述第一信道为所述无线传感器网络执行监测任务的信道，以使所述第二邻居节点响应所述第一更新指令向所述基站发送第一更新请求，所述第一更新请求携带有所述第二邻居节点的节点类型标记和节点识别标记，所述节点类型标记用于标记所述第二邻居节点为簇头节点或用于执行监测任务的监测节点；所述基站将最先接收到所述第一更新请求的、所述节点类型标记为簇头节点的第二邻居节点作为所述第一簇头节点；所述基站触发所述第一簇头节点将信道切换到第二信道，并将自身的信道切换到所述第二信道，以对所述第一簇头节点进行更新；所述基站确定所述第一簇头节点完成更新后，将自身的信道切换到所述第一信道，并将所述第一簇头节点的节点识别标记添加到所述待触发节点队列中。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述遍历更新步骤包括：所述基站根据更新状态标记遍历所述待触发节点队列，以确定该队列中的一个所述待触发簇头节点，所述更新状态标记用于标记所述队列中的节点为所述簇内已更新状态；所述基站向所述待触发簇头节点发送开始更新指令，以指示所述待触发簇头节点响应所述开始更新指令对簇内的第一邻居节点进行更新。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述遍历更新步骤还包括：所述基站接收所述待触发簇头节点在完成簇内所有的第一邻居节点的更新之后发送的更新完成信息；所述基站为所述队列中的所述待触发簇头节点添加所述更新状态标记。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述待触发簇头节点响应所述开始更新指令对簇内的第一邻居节点进行更新，包括：步骤A，所述待触发簇头节点在所述第一信道向簇内的第一邻居节点广播第二更新指令，以使所述第一邻居节点响应所述第二更新指令向所述待触发簇头节点发送第二更新请求，所述第二更新请求携带有所述第一邻居节点的节点类型标记和节点识别标记，所述节点类型标记用于标记所述第一邻居节点为簇头节点或用于执行监测任务的监测节点；
步骤B，所述待触发簇头节点将最先接收到的所述第二更新请求对应的一个第一邻居节点确定为更新节点，并触发自身和所述更新节点切换到所述第二信道，以对所述更新节点进行更新操作；步骤C，所述待触发簇头节点在所述更新节点完成更新后，将信道切换到所述第一信道，并向所述基站发送节点更新信息，所述节点更新信息包括所述更新节点的节点类型标记和节点识别标记，以使所述基站根据节点更新信息将节点类型为簇头节点的更新节点添加到所述待触发节点队列中；步骤D，重...

【专利技术属性】
技术研发人员：董楚楚，于峰崎，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：