CN102098733A - 基于无线传感网络的数据传输方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于无线传感网络的数据传输方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1：簇头节点收到簇内传感节点的传输数据后，对每个传输数据初始化标记一个相同的最低优先级数；步骤S2：对于所述簇头节点接收到所有待转发的数据，将同一类型的数据进行融合，融合后数据的优先级为该类型所有数据的优先级相加之和；步骤S3：对所述融合后的数据按优先级由高到低的顺序进行转发。本发明还提供一种基于无线传感网络的数据传输***。本发明基于无线传感网络的数据传输方法及***中通过对簇头的数据融合和转发机制的改进，提高了簇头节点的工作效率，进而提高了网络数据的传输效率及整个无线传感网络的网络性能。

Description

基于无线传感网络的数据传输方法及***

【技术领域】

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种基于无线传感网络的数据传输方法及***。

【背景技术】

无线传感网络广泛应用于环境监测、数据采集等领域中，对于大规模的无线传感网络，通常采用分簇的层次化网络结构进行网络管理，如图1所示，图1是现有技术无线传感网络的结构示意图。该网络一般包括传感节点、簇头节点和汇聚节点三种节点，传感节点负责收集各种数据，多个相邻的传感节点聚合成簇，簇头节点由簇内的各传感节点选举产生，簇头节点负责接收该簇内的传感节点的数据进行转发并负责管理该簇的各传感节点，汇聚节点接收整个网络的数据并对整个网络进行管理。当有事件发生时，事件数据首先在簇头聚合，然后通过簇头在簇间通过多跳路由方式传回汇聚节点。对大规模传感网络，由于节点数和簇的数量都比较多，传输的数据量也比较大，使得数据传输时存在较大延时，甚至产生网络拥塞，当网络中发生紧急事件时，这种延时或者拥塞将带来严重的后果。因此如何在大规模网络中提高紧急事件数据的传输实时性是一个关键问题。

目前，通常采用数据融合方法、拥塞避免机制和数据可靠传输方法来提高大规模无线传感网络的数据传输效率和减少数据延时。

由于每个簇包含一个簇头和多个簇内节点，来自多个簇内节点的数据之间存在冗余，因此，簇头在转发这些数据时需要先进行融合，将多个簇内节点的数据融合成一个或更少个的数据进行传输。数据融合方法可以大大减少网络传输的数据量，进而提高数据传输效率，减少传输延时。

无线传感网络的拥塞避免机制借鉴有线网络的拥塞避免机制。拥塞避免机制主要是通过监视网络的数据流量情况和数据传输情况，如网络中各节点的数据队列长度和数据的丢失率，根据这些参数来判断网络的拥塞程度，当网络将要发生拥塞时，通过控制源节点的数据发送速率或网络中间节点的排队和调度测量等方法，来调节网络的数据流量状况，避免网络发生拥塞，提高数据传输效率。

数据可靠传输方法主要是通过在数据传输过程中，对每跳数据进行数据校验或确认，或通过对数据进行多路传输，来减少数据的错误重传，提高数据传输效率，减少传输延时。

然而，上述三种方法均存在不足：

由于无线传感网络的网络环境和网络特点，数据融合方法只是减少数据传输的量，但没有考虑融合后不同数据的特点和分类；拥塞避免机制和数据可靠传输方法尽管在一定情况下考虑了不同数据的特点，但一般只简单地将数据分为紧急数据和普通数据两类，数据区分较为简单，在网络数据多样化时无法达到较好的区分效果和传输效果，从而影响到数据传输效率和质量。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术无线传感网络的数据传输方法传输效率和质量不高的缺陷，提供一种传输效率较高、传输质量较高的基于无线传感网络的数据传输方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于无线传感网络的数据传输方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：簇头节点收到簇内传感节点的传输数据后，对每个传输数据初始化标记一个相同的最低优先级数；

步骤S2：对于所述簇头节点接收到所有待转发的数据，将同一类型的数据进行融合，融合后数据的优先级为该类型所有数据的优先级相加之和；

步骤S3：对所述融合后的数据按优先级由高到低的顺序进行转发。

进一步，在上述数据传输方法中，所述步骤S2具体包括：

对同一类型的多个传输数据进行合并成一个该类型的新数据，且该多个传输数据的优先级相加为该新数据的优先级。

进一步，在上述数据传输方法中，所述步骤S2还包括：

若某个数据未被融合，则该数据的优先级保持不变。

进一步，在上述数据传输方法中，所述融合的数据包括簇内传感节点的数据及簇头节点的数据。

进一步，在上述数据传输方法中，所述步骤S3还包括：

对于具有相同优先级的数据，则随机选择传输顺序。

本发明还提供一种基于无线传感网络的数据传输***，所述***包括

用于对每个传输数据初始化标记一个相同的最低优先级数的优先级初始化模块；

连接于该优先级初始化模块、用于对簇头节点接收到所有待转发的同一类型的数据进行融合的数据融合模块；及

连接于该数据融合模块、用于对所述融合后的数据按优先级由高到低的顺序进行转发的数据转发模块。

本发明基于无线传感网络的数据传输方法及***中通过对簇头的数据融合和转发机制的改进，提高了簇头节点的工作效率，进而提高了网络数据的传输效率及整个无线传感网络的网络性能。

【附图说明】

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有技术无线传感网络的结构示意图；

图2是本发明基于无线传感网络的数据传输方法较佳实施例的流程示意图；

图3是本发明基于无线传感网络的数据传输***较佳实施例的示意图。

【具体实施方式】

基于现有无线传感网络的数据传输方法中没有考虑不同数据的特点和分类，导致其数据区分效果和传输效果不好，本发明的基于无线传感网络的数据传输方法通过对传输数据进行优先级定义来判断其传输的先后顺序，并按照该顺序进行数据传输，从而提高数据传输的工作效率，进而提高整个无线传感网络的网络性能。

请参阅图2，图2是本发明基于无线传感网络的数据传输方法及***较佳实施例的流程示意图。本发明的基于无线传感网络的数据传输方法包括以下步骤：

步骤S1：簇头节点收到簇内传感节点的传输数据后，对每个传输数据初始化标记一个相同的最低优先级数。

步骤S2：对于所述簇头节点接收到所有待转发的数据，将同一类型的数据进行融合，融合后数据的优先级为该类型所有数据的优先级相加之和。

步骤S3：对所述融合后的数据按优先级由高到低的顺序进行转发。

在步骤S1中，无线传感网络中每个簇包含一个簇头节点和多个簇内的传感节点，所述传感节点负责收集各种数据，并汇集到该簇头节点处进行转发。传感节点传输一种或多种类型的传输数据，对于每个传输数据进行初始化标记一个相同的最低优先级数，例如1，即每个传输数据，不论其数据类型是否相同，其对应的初始化优先级数均标记为1。

在步骤S2中，所述簇头节点接收并转发其簇内的多个传感节点的传输数据，该多个传感节点的传输数据包括多个类型相同或不同的传输数据，为了网络传输的数据量，故簇头在转发前需要对同一类型的传输数据进行融合，即对同一类型的多个传输数据进行合并成一个该类型的新数据，且该多个传输数据的优先级相加为该新数据的优先级，即该新数据的优先级为该类型所有数据的优先级相加之和。

所述步骤S2还包括：若某个数据未被融合，表明该类型数据只有一个源节点，则数据的优先级保持不变。

需要说明的是，由于在无线传感分簇网络中，簇头节点是在簇内节点中选举产生的，所以簇头节点也可能有数据需要传输。故当簇头节点在进行数据融合时，簇头节点也有数据产生，则将簇头节点的数据等同普通簇内节点的数据，即先将簇头节点的数据初始化为最低优先级后进行相应融合处理。

在步骤S3中，对所述融合后的数据按优先级由高到低进行顺序传输。其中优先级数越大，则表示其优先级越高，该数据越重要，故该数据将被优先传输。这样，对于被多个节点发送过来的同一类型的数据优先级越高，则该数据在簇头数据转发时将会被越早传输，使得网络中共同的重要数据优先被转发传输，以避免网络发生拥塞，提高数据传输效率。

步骤S3还包括：对于具有相同优先级的数据，则随机选择传输顺序。

以下将举例详细描述本发明基于无线传感网络的数据传输方法。

对于一个分簇无线传感网络，所有传感节点(sensor node)的数据都通过簇头收集，融合后转发至汇聚节点(sink)。

首先，将所有节点生成的数据优先级初始化为1。

其次，假设在某个时刻，簇头节点A自身产生了两种类型的数据DATA1、DATA2(这里用DATA1表示其为第一种类型的数据)，且该簇中有两个簇内传感节点S1、S2在该时刻向簇头节点A传输了它们的数据，该数据分别为S1节点的数据DATA2，S2节点的数据DATA1、DATA2、DATA3；簇头节点A收到上述数据后根据数据类型进行融合，最终融合为三种类型数据DATA1、DATA2和DATA3，优先级分别为2、3和1。即融合后的数据DATA1包括簇头节点A自身的数据DATA1及S2节点的数据DATA1，该两个DATA1数据的优先级数相加后为融合后的数据DATA1的优先级数。同理可知，融合后的数据DATA2及DATA3的优先级数。数据优先级变化过程如表1所示。

表1数据传输中的优先级变化过程

最后，根据融合后的数据按优先级由高到低，即DATA2、DATA1和DATA3的顺序进行转发。

需要说明的是，该方法适合于节点部署相对比较密集的无线传感网络，如针对环境监测的无线传感网络，***关注的是整体网络的事件而不是单个传感节点的事件，所以不必考虑可能带来的节点间接入的不公平问题。

请参阅图3，图3是本发明基于无线传感网络的数据传输***较佳实施例的示意图。

该***包括：

优先级初始化模块20，用于对每个传输数据初始化标记一个相同的最低优先级数；

连接于优先级初始化模块20、用于对簇头节点接收到所有待转发的同一类型的数据进行融合的数据融合模块40；及

连接于数据融合模块40、用于对所述融合后的数据按优先级由高到低的顺序进行转发的数据转发模块60。

相比于现有技术，本发明基于无线传感网络的数据传输方法及***中簇头对其簇内各节点的同类型数据进行融合，并根据数据的源节点数量标记不同的优先级，对有更多源节点的数据标记较高优先级，对其优先传输，所以通过对簇头的数据融合和转发机制的改进，提高了簇头节点的工作效率，进而提高了网络数据的传输效率及整个无线传感网络的网络性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于无线传感网络的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：簇头节点收到簇内传感节点的传输数据后，对每个传输数据初始化标记一个相同的最低优先级数；

步骤S2：对于所述簇头节点接收到所有待转发的数据，将同一类型的数据进行融合，融合后数据的优先级为该类型所有数据的优先级相加之和；

步骤S3：对所述融合后的数据按优先级由高到低的顺序进行转发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括：

对同一类型的多个传输数据进行合并成一个该类型的新数据，且该多个传输数据的优先级相加为该新数据的优先级。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S2还包括：

若某个数据未被融合，则该数据的优先级保持不变。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述融合的数据包括簇内传感节点的数据及簇头节点的数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S3还包括：

对于具有相同优先级的数据，则随机选择传输顺序。

6.一种基于无线传感网络的数据传输***，其特征在于：所述***包括

用于对每个传输数据初始化标记一个相同的最低优先级数的优先级初始化模块；

连接于该优先级初始化模块、用于对簇头节点接收到所有待转发的同一类型的数据进行融合的数据融合模块；及

连接于该数据融合模块、用于对所述融合后的数据按优先级由高到低的顺序进行转发的数据转发模块。

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