一种数据传输的方法及系统、节点技术方案

本发明专利技术公开了一种数据传输的方法及系统、节点。本发明专利技术方法包括：在具有相同通信半径的节点中竞选成为簇头；选择次级簇头；与所述次级簇头协作传输数据。本发明专利技术还提供一种数据传输的系统，包括：第一节点，是在具有相同通信半径的节点中竞选产生，用于选择第二节点；第二节点，用于与所述第一节点协作传输数据。本发明专利技术可以节省网络中节点能量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种数据传输的方法及系统、节点。技术背景无线传感器网络是由随机分布的节点通过自组织的方式形成，随机分布的节点集成有传感器、数据处理单元和通信模块；节点内置的传感器测量节 点周边环境中的温度、湿度、压力、光、红外、声纳、雷达和地震波等信号, 这些信号经过数据处理单元的处理，由通信模块将数据处理单元处理的信号 数据发送给用户终端。多入多出技术是指在无线通信的发送端和接收端都使用多根天线进行收 发；多入多出技术为系统提供了充分的空间分集增益和空间复用增益，利用 无线通信中的多经传播，在不增加频谱资源和发送功率的基础上，大幅度提 高通信系统的容量和通信质量。将多入多出技术应用在无线传感器网络中可 以节省大量的发送能量，从而延长网络的生命周期，但由于节点体积微小， 不能安装多个天线，现有技术将多个单天线节点协作起来，组成虚拟天线阵 列进行多入多出通信。现有技术将多入多出技术与无线传感网络的分簇协议结合实现无线传感 网络的多入多出数据传输；在分簇协议中，每个簇含有一个簇头和多个簇内 节点，簇头负责簇内事务的管理和数据的收集；每个簇除了簇头和簇内节点 外，还会在簇内节点中选择出节点作为次级簇头，次级簇头与簇头组成协作 式多入多出天线，将收集的数据发送给基站。现有技术簇头的产生是在一个 固定周期内，随机选择节点作为簇头，被选择做簇头的节点在下个周期成为 簇头的几率减小。在对现有技术的研究和实践过程中，专利技术人发现现有技术存在以下问题 由于簇头是随机选择产生的，并没有控制簇头和节点通信的相对位置，若簇 头与节点距离比较远，节点需要增加发送功率才能够实现与簇头的通信，这样会增大节点的耗能，使得节点很快因为能力耗尽而失效，不利于网络的稳 定，同时不利于数据的传输。
技术实现思路
本专利技术实施例要解决的技术问题是提供一种数据传输的方法及系统、节 点，能够有效地节省网络节点的能量，方便数据传输。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的数据传输的方法及系统、节点实施例是通过以下技术方案实现的本专利技术实施例提供一种数据传输的方法，包括在具有相同通信半径的节点中竟选成为簇头；选^f奪次级蔟头；与所述次 级簇头协作传输数据。本专利技术实施例还一种数据传输的系统，包括第一节点，是在具有相同通信半径的节点中竟选产生，用于选择第二节 点；第二节点，用于与所述第一节点协作传输数据。本专利技术实施例还提供一种节点，包括竟选单元，用于在具有相同通信半径的节点中竟选成为簇头； 第一选择单元，用于竟选成为簇头后，在剩余能力超过阈值的节点中选 择次级蔟头。上述技术方案中的技术方案具有如下有益效果由于本专利技术实施例是具 有相同通信半径的节点竟选成为簇头的，每个节点都具有相同的通信半径， 将簇头与节点之间的距离限制相同的通信半径内，保证簇头处于蔟内节点的 相对中心位置，避免现有技术里节点与簇头的通信距离较远、需要较大的发 送功率，本专利技术实施例有效地节省了节点的能量，保证网络的稳定性，同时 确保数据的顺利传输。附图说明图l是本专利技术实施例提供的簇头产生的图；图2是本专利技术实施例提供的数据传输的方法图；图3是专利技术实施例提供的第一种重新选择簇头的流程图；图4是本专利技术实施例提供的第二种重新选择簇头的流程图；图5是本专利技术实施例提供的数据传输的系统图； 图6是本专利技术实施例提供的节点结构图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种数据传输的方法及系统、节点，用于传输网络 中节点釆集到的数据。如下结合附图详细说明本专利技术实施例提供的数据传输的方法及系统、节点。本专利技术以无线传感器网络为例说明本专利技术实施例提供的数据传输方法及 系统、节点，但本专利技术实施例提供的数据传输的方法及系统、节点不局限于 应用与无线传感器网络。本专利技术实施例每个节点都有一个全局唯一的ID号来 进行标识，该ID号可以是硬件节点物理索引号，也可以是人工为每个节点分 配的一个唯一的标识符。在分簇路由协议中，传感器网络中的节点通常被划 分为多个簇，簇，是指具有某种关联的网络节点的集合，每个簇含有一个簇 头和多个簇内节点，簇头一般负责簇内事务的管理和数据收集；分簇便于网 络拓朴的管理和数据的传输。在介绍本专利技术实施例4是供的数据传输的方法前，先介绍本专利技术实施例提 供的簇头产生的流程。请参阅图1是本专利技术实施例提供的簇头产生的流程图；步骤11 、节点选择侦听结束时间；网络形成后，节点收到基站发送的触发竟选簇头的消息后，选择侦听结束时间rand(t);侦听结束时间的产生是节点在一个时间段内选择一个时间， 该一段时间具有上限限制，该限制值可以在网络运行开始时或在运行期间， 基站以广播的方式发送给每个节点。节点选择侦听结束时间后，随即开启定 时器，执行步骤12。步骤12、启动定时器；定时器的定时时间是节点选择的侦听结束时间，在定时器到达节点选择的侦听结束时间rand(t)这段时间内，如果节点没有侦听到网络中其他节点发 来的簇头竟选信息，则表明在该节点的通信范围内还没有节点成为蔟头，则 执行步骤1013a,广播节点自身的簇头竟选信息；如果一个节点的定时器还未 到达节点产生的侦听结束时间rand(t)时，节点侦听到蔟头竟选信息，则表明 在该节点的通信范围内有节点已经成功成为簇头，则该节点放弃竟选，这样 保证了在任一个簇头通信范围内只有一个簇头；随后，该节点根据接收到的 簇头竟选信号强度估算到该簇头的距离，并把该距离和该簇头ID存储在侦听 到的蔟头集合中；每个节点存储一张侦听到的簇头集合信息表，该表包括簇 头ID，到簇头的距离两项内容。在此后直到簇头产生阶段结束这段时间内， 节点收听到任何簇头竟选信息，都按同样的方法估算到簇头的距离，并存储 该簇头ID到侦听到的簇头集合中。网络内所有节点的定时器在定时到簇基站广播的限制值时，停止定时。 然后,每个没能竟选为簇头的节点，从自己存储的簇头集合中寻找距离自己最 近的节点作为自己的簇头，并采用CSMA/CA方式占用信道，向该蔟头发送 请求加入信息。该信息中含有所选簇头的ID和该节点的ID，并附带该节点的 剩余能量信息，剩余能量信息作为簇头选取协作式节点次级簇头的依据。每 个簇头接收到发来的请求加入信息后，根据该请求加入消息的信号强度估算 自己到每个组员的距离，并将其存储在组员信息表中。该表记录了每个组员 的ID、节点剩余能量信息、到该组员的距离信息，簇头依据此表选择次级蔟 头。步骤13、广播簇头竟选信息；在侦听结束时间内未网络中其他节点发来的簇头竟选信息的节点在 rand(t)时刻采用载波侦听多点接入/沖突才企测(CSMA/CA, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)方式接入信道，广播自身的蔟头竟选 信息，标志着该节点成功成为簇头。至此，簇头产生，簇头负责簇内事务的管理和凄t据的收集。请参阅图2是本专利技术实施例提供的数据传输的方法图。步骤21、竟选产生簇头；在网络开始运行时，首先网络里的节点竟选产生簇头。本专利技术实施例〗见定无线传感器网络里的节点具有相同的通信半径，当两 个节点之间的距离大于通信半径时，节点之间不能进行通信，这样保证簇头 发送给内每个节点的信息节点可以收到，也同时保证蔟内节点发送给蔟头 的数据簇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据传输的方法，其特征在于，包括：　在具有相同通信半径的节点中竞选成为簇头；　选择次级簇头；　与所述次级簇头协作传输数据。

【技术特征摘要】
1、一种数据传输的方法，其特征在于，包括在具有相同通信半径的节点中竞选成为簇头；选择次级簇头；与所述次级簇头协作传输数据。2、 根据权利要求1所述的数据传输的方法，其特征在于，所述选择次级 簇头具体是在剩余能量超过阈值的节点中选择次级簇头。3、 根据权利要求2所述的数据传输的方法，其特征在于，若不能在剩余 能量超过阈值的节点中选择出足够的次级簇头，则重新选择簇头。4、 根据权利要求3所述的数据传输的方法，其特征在于，所述重新选择 簇头具体包括建立备选簇头表，所述备选簇头表中包含节点ID，节点剩余能量，所述 节点距离簇头的距离；所述备选簇头表中节点与所述簇头的距离小于所述相 同通信半径的一半；从所述备选簇头表中选择剩余能量最大的节点作为新的簇头。5、 根据权利要求4所述的数据传输的方法，其特征在于，所述重新选择 簇头后，所述簇头向簇内节点发送广播消息，所述广播消息表示放弃簇头身 份，并携带所述新的簇头的ID;所述新的簇头的ID用于所述蔟内节点依据所述新的簇头的ID向新的簇 头发送请求加入消息，所述请求加入消息携带节点剩余能量。6、 根据权利要求5所述的数据传输的方法，其特征在于，若所述新的簇 头不能在剩余能量超过阈值的节点中选择出足够的次级簇头，则减少次级簇 头个数，重新开始选4奪次级簇头。7、 根据权利要求1至6所述的任一项数据传输的方法，其特征在于，所 述竟选成为簇头具体包括选冲奪侦听结束时间，启动定时器；侦听具有相同通信半径节点的簇头竟选消息；在所述定时器启动到到达所述侦听结束时间这段时间内，若未侦听到簇 头竟选的消息，广播自身的簇头竟选信息并成为簇头。8、 根据权利要求7所述的数据传输的方法，其特征在于，若所述簇头能 量小于一定阈值，所述簇头广播簇头重选信息；所述簇头重选信息中携带重 新分簇的时间。9、 一种数据传输的系统，其特征在于，包括第一节点，是在具有相同通信半径的节点中竟选产生，用于选择第二节点；第二节点，用于与所述第一节点协作传输凄t据。10、 根据权利要求9所述的数据传输的系统，其特征在于，所述第一节 点包4舌竟选单元，用于在具有相同通信半径的节点中竟选成为第一节点；第一选择单元，用于竟选成为第一节点后，在剩余能力超过阈值的节点 中选择第二节点。11、 根据权利要求IO所述的数据传输的系统，其特征在于，所述第一节 点还包括建立单元，用于建立备选第一节点表，所述第一节点表中包含节点ID， 节点剩余能量，所述节点距离第一节点的距离；所述备选第一节...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵保华，屈玉贵，王庆华，蔺智挺，张英堂，刘桂英，张建伟，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]