一种无线传感器网络的大数据传输方法技术

本发明专利技术公开了一种无线传感器网络的大数据传输方法，所述传输方法包括以下步骤：网络管理器接收请求帧，以多跳传输方式对无线传感器分配网络信道；网络管理器采用父子链路时序轮转的方式调度网络数据并行传输，使数据传输阶段根节点始终处于接收状态。本发明专利技术通过在数据传输时，对各级节点网络信标进行时序补偿，实现全网各节点对数据传输命令的同步触发，通过分析无线传感器网络传输时信道干扰情况，多跳传输方式为节点受邻频干扰最小化为目标进行网络信道分配，采用父子链路时序轮转的方式调度，保证在数据传输阶段根节点始终处于接收状态，从而有效降低无线传感器网络大数据传输时受到的干扰，提高无线传感器网络大数据的传输速率。输速率。输速率。

【技术实现步骤摘要】
一种无线传感器网络的大数据传输方法


[0001]本专利技术涉及无线数据传输
，具体涉及一种无线传感器网络的大数据传输方法。

技术介绍

[0002]随着社会的发展和知识体系的进步，物联网掀起了新一代信息技术的热潮，未来拥有巨大的应用前景和商业价值，其中，无线传感器网络是物联网中的一个重要组成部分，利用无线传感器网络，可以实现远距离的数据采集、监测、检测以及控制等操作，无线传感器网络在环境感知与监测、无线定位与跟踪、医疗监护以及智能家居等领域都展现出了广泛的应用前景，因此，作为物联网核心关键技术的无线传感器网络也必将成为研究和开发的重点技术之一；
[0003]无线传感器网络协议是无线传感器网络的基础，负责组建、维护、管理无线传感器网络的正常运行和工作，当前无线传感器网络所采用的协议如Zigbee、WirelessHart、WIAPA等。
[0004]现有技术存在以下不足：现有无线传感器在传输数据时，对各级节点网络信标之间无时序补偿，导致网各节点对数据传输命令的不能同步触发，且网络管理器对无线传感器的网络信道无分配，使得网络管理器不能始终处于接收状态，无线传感器网络大数据传输时易受干扰，降低无线传感器网络大数据的传输速率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种无线传感器网络的大数据传输方法，以解决
技术介绍
中不足。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种无线传感器网络的大数据传输方法，所述传输方法包括以下步骤：
[0007]S1：无线传感器节点采集数据后，通过节点网络向网络管理器发送请求帧，网络管理器对各节点网络信标进行时序补偿；
[0008]S2：网络管理器接收请求帧，以多跳传输方式对无线传感器分配网络信道；
[0009]S3：网络管理器采用父子链路时序轮转的方式调度网络数据并行传输，使数据传输阶段根节点始终处于接收状态；
[0010]S4：网络管理器的接收节点对接收到的数据包发送回复帧。
[0011]优选的，所述多跳传输方式中，路由节点建立传输链路转发在子节点和父节点间的数据，建立传输链路的步骤为：采用时钟同步传输的信道切换策略，使全网节点保持时钟同步状态，切换信道时，路由节点提前和父、子节点预定链路切换时刻。
[0012]优选的，所述父子链路时序轮转的调度方法包括以下步骤：
[0013]S3.1：使各节点发送与传输状态相互错开；
[0014]S3.2：网络路由节点在其下级子路由节点处于数据接收状态时向其父节点发送数
据，同时在其子节点需要发送数据时及时进行数据接收。
[0015]优选的，无线传感器网络包括网络管理器、中继器和传感器节点，网络管理器用于维持和管理网络，中继器用于数据的无线通信传输，传感器节点为终端设备，执行数据采集、监测、检测以及控制操作。
[0016]优选的，无线传感器网络的数据传输包括以下步骤：
[0017]S1.1：传感器节点发送大数据时，发出长时隙占用请求帧；
[0018]S1.2：网络管理器收到长时隙占用请求帧后，将传感器节点占用的长时隙分配给传感器节点占用，并发出长时隙配置通信帧；
[0019]S1.3：传感器节点接收到长时隙配置通信帧，在进入其占用的长时隙中时进入数据传输模式以发送大数据，在离开其占用的长时隙中时，传感器节点进入休眠模式；
[0020]S1.4：网络管理器在传感器节点占用的长时隙中接收大数据。
[0021]优选的，所述无线传感器节点包括数据采集模块、数据处理模块、无线通信模块以及能量供应模块，数据采集模块用于采集并转换数据，数据处理模块用于处理并存储数据，无线通信模块用于与节点交换数据信息和控制信息，能量供应模块用于节点各个部分的工作供应能量。
[0022]优选的，所述数据采集模块包括敏感元件模块和AD/DC转换器组成，敏感元件模块采集数据，AD/DC转换器对数据进行模拟量和数字量的转换；
[0023]所述数据处理模块包括微处理器模块和存储器模块，微处理器模块处理数据，存储器模块存储处理后的数据；
[0024]所述无线通信模块包括无线收发器、MAC模块和网络模块，且无线收发器、MAC模块和网络模块之间电性连接；
[0025]所述能量供应模块为微型蓄电池，微型蓄电池用于供电。
[0026]优选的，所述无线传感器网络协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层；
[0027]物理层用于对数据信息的采样、量化、信号的调制以及发送和接收数据；
[0028]网络层用于选择传输路径，并维护和更新传输路径；
[0029]传输层用于控制数据流传输，管理传输连接的建立、维护和取消。
[0030]优选的，所述能量供应模块的能量消耗公式为：
[0031][0032]其中，
[0033][0034]公式(1)中，x为传输数据包的字节数，b为传输的距离，当传送距离b小于阈值b0时，发射功率采用自由空间模式，否则，采用多径衰减模式，W
elec
(nJ/bit)为射频能耗系数；ε
fs
和ε
mp
分别为两种模式下电路放大器的能耗系数。
[0035]优选的，无线传感器网络数据传输时，接收方为每一个接受到的数据帧返回一个含有相应包序号的应答帧，发送方在规定时长内未收到所发数据帧的应答帧，则认为相应
数据帧传输失败，重新发送该数据帧。
[0036]在上述技术方案中，本专利技术提供的技术效果和优点：
[0037]1、本专利技术通过在数据传输时，对各级节点网络信标进行时序补偿，实现全网各节点对数据传输命令的同步触发，通过分析无线传感器网络传输时信道干扰情况，多跳传输方式为节点受邻频干扰最小化为目标进行网络信道分配，采用父子链路时序轮转的方式调度，保证在数据传输阶段根节点始终处于接收状态，从而有效降低无线传感器网络大数据传输时受到的干扰，提高无线传感器网络大数据的传输速率。
[0038]2、本专利技术通过：接收方为每一个接受到的数据帧返回一个含有相应包序号的应答帧，指示发送方该数据帧已成功传输，若数据帧或应答帧传输丢包，发送方在规定时长内未收到所发数据帧的应答帧，则认为相应数据帧传输失败，立即重新发送该数据帧，其中，若为应答帧失败导致数据重传时，接收方会收到两次相同序号的数据包，接收方对其进行识别并剔除重复的数据包，从而提高数据传输的稳定性。
[0039]3、本专利技术通过采用时钟同步传输的信道切换策略，全网节点保持时钟同步状态，需要切换信道的路由节点可以提前和父、子节点预定链路切换时刻，从而取消引入RTS帧和CTS帧，避免发送节点不必要的等待延时，进一步提高数据的传输效率，
[0040]4、本专利技术在休眠模式，传感器节点仅进行数据采集工作，休眠模式是针对数据传输而言，数据传输模式需要大功耗，而不进行数据传输时，传感器节点的数据发送部分进入休眠模式可节省数据传输模式的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线传感器网络的大数据传输方法，其特征在于：所述传输方法包括以下步骤：S1：无线传感器节点采集数据后，通过节点网络向网络管理器发送请求帧，网络管理器对各节点网络信标进行时序补偿；S2：网络管理器接收请求帧，以多跳传输方式对无线传感器分配网络信道；S3：网络管理器采用父子链路时序轮转的方式调度网络数据并行传输，使数据传输阶段根节点始终处于接收状态；S4：网络管理器的接收节点对接收到的数据包发送回复帧。2.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络的大数据传输方法，其特征在于：所述多跳传输方式中，路由节点建立传输链路转发在子节点和父节点间的数据，建立传输链路的步骤为：采用时钟同步传输的信道切换策略，使全网节点保持时钟同步状态，切换信道时，路由节点提前和父、子节点预定链路切换时刻。3.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络的大数据传输方法，其特征在于：所述父子链路时序轮转的调度方法包括以下步骤：S3.1：使各节点发送与传输状态相互错开；S3.2：网络路由节点在其下级子路由节点处于数据接收状态时向其父节点发送数据，同时在其子节点需要发送数据时及时进行数据接收。4.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络的大数据传输方法，其特征在于：无线传感器网络包括网络管理器、中继器和传感器节点，网络管理器用于维持和管理网络，中继器用于数据的无线通信传输，传感器节点为终端设备，执行数据采集、监测、检测以及控制操作。5.根据权利要求4所述的一种无线传感器网络的大数据传输方法，其特征在于：无线传感器网络的数据传输包括以下步骤：S1.1：传感器节点发送大数据时，发出长时隙占用请求帧；S1.2：网络管理器收到长时隙占用请求帧后，将传感器节点占用的长时隙分配给传感器节点占用，并发出长时隙配置通信帧；S1.3：传感器节点接收到长时隙配置通信帧，在进入其占用的长时隙中时进入数据传输模式以发送大数据，在离开其占用的长时隙中时，传感器节点进入休眠模式；S1.4：网络管理器在传感器节点占用的长时隙中接收大数据。6.根据权利要求5所述的一种无线传感器网络的大数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周继有，
申请(专利权)人：广州念旧数码科技有限公司，
类型：发明
国别省市：