CN104796923A - 无线传感网络的网络拓扑构建方法 - Google Patents

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Abstract

一种无线传感网络的网络拓扑构建方法，其包括以下步骤：根据无线传感网络中感知终端的种类数量，设置相同种类数量的簇头种类。将簇头按照监测区域范围分配到不同的监测区域中。簇头周期性的获取相应的监测区域中的感知信息，并判断是否有新的感知终端出现在相应的监测区域中。新的感知终端确定加入簇头管理的簇中之后，发送响应信息给簇头。簇头请求中央管理单元将新的感知终端加入到无线传感网络中。中央管理单元将新的感知终端加入到无线传感网络。簇头告知新的感知终端已经加入到簇头所在的簇中以及已经加入到无线传感网络。新的感知终端获得告知信息后，发送确认信息。本发明能够对感知终端进行动态管理，构建稳定、高效的网络拓扑结构。

Description

无线传感网络的网络拓扑构建方法
技术领域
本发明涉及物联网通信技术，尤其涉及一种无线传感网络的网络拓扑构建方法。
背景技术
物联网主要解决物与物、物与人之间的连接问题，相对于互联网人与人之间的互连，物联网将物品也纳入到网络世界，物品是可以感知和被感知的智能体，这使得物联网成为一个规模更加庞大、功能更加复杂的网络，因此，在物联网中必然存在各种拓扑和协同问题。
物联网在将物体纳入网络的时候，主要依靠RFID技术、无线传感器网络(WSN)技术、智能嵌入式技术等，它们的共同特点是规模庞大，但同时又有很多应用方面的限制，如：能量有限、通信能力有限、感知范围有限等，因此，在建立这些资源的时候，必须建立有效的协同机制，以使整个网络的负载趋于均衡，提高资源利用率，延长整个网络的寿命。
物联网强调普遍感知，因而有学者将其称为泛在网，即无所不在的网络。在这个规模庞大的网络中，各种应用任务纷繁复杂、千差万别，其产生的数据量和通信量都是非常庞大的。
物联网致力于实现物的智能化，其应用中有很多是像数据采集、环境监测、目标定位等数据传输率大、通信频繁甚至要求分布式计算的任务，又由于物联网本身存在诸多局限性，如果让单个节点完成数据的采集、传输和计算，其任务会非常繁重。
物联网实现互联的技术都只有非常有限的通信能力，因此，想要依靠单个执行单元来完成数据传输与上层应用进行交互是不现实的，要解决个体通信能力弱的问题，同时，还应有效进行数据融合，减少通信数据量和能耗，延长网络寿命。
物联网是大规模、高密度的，同时各种不同类型、不同功能的新的感知终端 动态加入网络，而节点规模巨大，因此，大量节点的识别、数据收集、网络组成的管理等已经成为现有技术中存在的亟待解决问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线传感网络的网络拓扑构建方法，以能够有效的对无线传感网络中众多的感知终端进行管理，使无线传感网络成为高效能网络。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无线传感网络的网络拓扑构建方法，其包括以下步骤：
根据无线传感网络中设置的感知终端的种类数量，设置相同种类数量的簇头种类。
将所述簇头按照监测区域范围分配到不同的监测区域中。
所述簇头周期性的获取相应的监测区域中的感知信息，并判断是否有新的感知终端出现在相应的监测区域中。当所述簇头判断有新的感知终端出现在相应的监测区域中，所述簇头发送协商信息给所述新的感知终端。
所述新的感知终端根据所述协商信息判断是否加入到所述簇头管理的簇中。所述新的感知终端确定加入所述簇头管理的簇中之后，发送响应信息给所述簇头。
所述簇头将所述新的感知终端的信息写入其资源设备列表以更新所述资源设备列表，并将所述资源设备列表的更新部分发送给无线传感网络的中央管理单元，以请求所述中央管理单元将所述新的感知终端加入到所述无线传感网络中。
所述中央管理单元根据所述新的感知终端的信息，将所述新的感知终端加入到所述无线传感网络，并返回加入完毕信息给所述簇头。
所述簇头接收所述加入完毕信息并发送通知信息给所述新的感知终端，告知所述新的感知终端已经加入到所述簇头所在的簇中以及已经加入到所述无线传感网络。
所述新的感知终端获得所述告知信息后，发送确认信息给所述簇头及所述中央管理单元。
分析可知，本发明应用于庞大的无线传感网络，能够对数量和种类都很庞大 的感知终端进行动态管理，构建稳定、高效的网络拓扑结构。
附图说明
图1为本发明实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行更加清楚、完整地描述。
如图1所示，在将本发明应用于一无线传感网络时，其实施例可以参考以下步骤以具体执行之：
步骤101：根据网络(指无线传感网络，下同)中设置的感知终端的种类数量，设置相应种类数量的簇头。本领域技术人员公知的是，网络中具有多种类型的感知终端，本实施例首先根据感知终端的种类数量，设置相应种类数量的簇头种类，以使得簇头的种类数量和感知终端的种类数量是相同和对应的。例如，共有八个种类的感知终端，相应地，簇头亦有八个种类。优选地，每个种类的簇头也可以包括多个，例如第一种类的簇头有两个或更多。
接着，步骤102：将各簇头按照监测区域范围和所属种类分配到不同的监测区域中。设置每个簇头管理一个区域范围。例如，第一种类的簇头分配至第一监测范围中，若第一种类的簇头为多个，则设置同种类的每个簇头的相应区域范围。
步骤103：各簇头周期性的获取其监测区域或区域范围中的感知信息，判断是否有新的感知终端出现在该簇头的监测区域中。
步骤104：当判断为有新的感知终端出现在该簇头的监测区域中，该簇头发送协商信息给新的感知终端，新的感知终端根据协商信息判断是否加入到该簇头所管理的簇中。具体而言，上述协商信息包括：簇头所在的无线传感网络的标识、簇头所在的监测区域标识和簇头的种类。
步骤105：新的感知终端确定加入该簇头管理的簇中后，发送响应信息给该簇头。具体而言，上述响应信息包括：新的感知终端的全球唯一序列号、种类标识和种类标识描述。
接着，步骤106：簇头将新的感知终端的信息写入到其资源设备列表，并将 资源设备列表的更新信息发送给网络的中央管理单元，请求中央管理单元将新的感知终端加入到无线传感网络中。
步骤107：中央管理单元根据新的感知终端的信息，将新的感知终端加入到无线传感网络，并返回加入完毕信息给该簇头。
步骤108：簇头发送通知信息给新的感知终端，告知新的感知终端已经加入到该簇头所在的簇中以及已经加入到无线传感网络。
新的感知终端获得通知信息后，发送确认信息给其所在簇的该簇头以及中央管理单元。
优选地，若新的感知终端向无线中央管理单元发送确认信息后，即加入到该簇头所在簇、所在的无线传感网络后，如果又接收到其他簇头发来的协商信息，则将所述协商信息发送给已经加入的簇的簇头，如果该新的感知终端已经加入的簇的簇头返回同意信息，则新的感知终端可以再次加入到其他簇中。
更优选地，当网络中的簇头节点损坏后，所述中央管理单元根据损坏的簇头的分类和距离，选择与所损坏的簇头的类型相同并且距离最近的簇头来接管损坏的簇头所管理的所有感知终端。进一步地，所有簇头之间协同工作，以使得网络是一个全功能性网络，这样出现紧急情况的时候，例如，某一个簇头突然损坏后，同类簇头都能够中继无线传感网络中相同类别的感知终端的信息给中央管理单元，从而防止网络突然失效。
综上所述，本发明可以对无线传感网络的感知终端进行动态管理，构建稳定、高效的网络拓扑结构，完成大量感知终端的识别、数据收集、网络组成的动态管理。进一步地，对未来物联网的发展，本发明能够使物联网划分区域功能、种类，使得物联网按照一定的规则发展。对社会生活的改善而言，未来是个互联互通的世界，如果高效的利用这种互联互通带来的便利，而不产生数据轰炸，占用无谓的资源。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求所述为准。

Claims (6)

1.一种无线传感网络的网络拓扑构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据无线传感网络中设置的感知终端的种类数量，设置相同种类数量的簇头种类；
将所述簇头按照监测区域范围分配到不同的监测区域中；
所述簇头周期性的获取相应的监测区域中的感知信息，并判断是否有新的感知终端出现在相应的监测区域中；当所述簇头判断有新的感知终端出现在相应的监测区域中，所述簇头发送协商信息给所述新的感知终端；
所述新的感知终端根据所述协商信息判断是否加入到所述簇头管理的簇中；所述新的感知终端确定加入所述簇头管理的簇中之后，发送响应信息给所述簇头；
所述簇头将所述新的感知终端的信息写入其资源设备列表以更新所述资源设备列表，并将所述资源设备列表的更新部分发送给无线传感网络的中央管理单元，以请求所述中央管理单元将所述新的感知终端加入到所述无线传感网络中；
所述中央管理单元根据所述新的感知终端的信息，将所述新的感知终端加入到所述无线传感网络，并返回加入完毕信息给所述簇头；
所述簇头接收所述加入完毕信息，发送通知信息给所述新的感知终端，告知所述新的感知终端已经加入到所述簇头所在的簇以及已经加入到所述无线传感网络；
所述新的感知终端获得所述通知信息后，发送确认信息给所述簇头和所述中央管理单元。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，相同种类的所述簇头为多个。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述协商信息包括：所述簇头所在的无线传感网络的标识、所述簇头所在的监测区域标识和所述簇头的种类。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述响应信息包括：所述新的感知终端的全球唯一序列号、种类标识和种类标识描述。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述新的感知终端加入到所述无线传感网络后，若接收到其他簇头发出的协商信息，将执行以下步骤：
所述新的感知终端将所述其他簇头发出的协商信息发送给已经加入的簇的所述簇头，如果所述新的感知终端已经加入的簇的所述簇头返回同意信息，所述新的感知终端加入到所述其他簇头管理的簇中。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述簇头损坏后，所述簇头管理的所述感知终端、所述中央管理单元根据损坏的所述簇头的分类和距离，选择与损坏的所述簇头的种类相同并且距离最近的其他所述簇头接管所有所述损坏簇头管理的所述感知终端。
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Application publication date: 20150722

Assignee: Atomic equation Technology (Shenzhen) Co., Ltd

Assignor: Qi Yutian

Contract record no.: X2021440020012

Denomination of invention: Network topology construction method of wireless sensor network

Granted publication date: 20180413

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