[發明專利]一種自組織可重構無線傳感器網絡的組建方法

有效

• 申請號: 201110284101.2
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102348294A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 鞠勇;呂應明;袁海文;崔勇;趙錄興;劉元慶;劉穎異;楊勇
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;袁海文
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種無線傳感器網絡的組建方法，特別是關于一種用于分布式數據采集傳輸的自組織可重構無線傳感器網絡的組建方法。

背景技術

近年來，隨著傳感器技術、無線通信技術和嵌入式計算機技術的飛速發展，具有感知能力、通信能力和計算能力的無線傳感器網絡開始大量出現。無線傳感器節點可以按照需求布置在目標環境中，通過自組織功能形成網絡，采用多跳方式進行數據傳輸，形成分布式的自治系統，相互協調地完成任務。與有線設備相比，它具有成本低廉、靈活機動、無需依賴固定設施等優點，因此，該技術在軍事、工業、交通、醫療、家庭和辦公環境等眾多領域都有著廣闊的應用前景，是國內外研究和應用的熱點技術之一。目前，現有技術中對無線傳感器網絡的組網方法和路由協議已有不少的研究，但它們大都集中于研究籠統的組網方案或思路，考慮的是傳統的網絡運行指標，如網絡的拓撲結構、連通性、覆蓋度、通信效率等，沒有顧及物理節點在具體實施過程中，需要結合應用場合和目標環境等諸多因素考慮的實際問題，如系統實現的可行性、便利性、難易程度和性價比等。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種簡單易行的自組織可重構無線傳感器網絡的組建方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種自組織可重構無線傳感器網絡的組建方法，其特征在于：它包括四個部分：組網流程、訪問協議、信息格式和節點設置；

組建的網絡包含一主機節點和若干從節點，每布放一新從節點，都執行以下步驟：(1)新從節點直接向主機節點發送入網請求信息，如果在有效時間內得到主機節點回復的入網配置信息，并確定新地址和信息傳遞路由，則入網成功，否則進入步驟(2)；(2)新從節點向周圍其它從節點發送入網請求信息，若在有效時間內收到周圍其它從節點給出的應答信息，則進入步驟(3)，否則入網失敗，調整新從節點的布放位置，重新入網；(3)新從節點從收到的應答信息中確認能夠與主機節點直接通信的相鄰從節點，然后分別以相鄰從節點為其上游從節點，通過多跳方式向主機節點逐步傳遞入網請求信息，如果在有效時間內收到主機回復的入網配置信息，并確定新地址和信息傳遞路由，則入網成功，否則入網失敗，調整新從節點的布放位置，重新入網；

網絡節點之間通過多跳方式傳輸信息，遵循P堅持的載波偵聽多路訪問/沖突避免的媒體訪問協議；

信息采用網絡協議數據包幀格式進行傳輸，所述網絡協議數據包幀格式中包含：數據包前導碼，是數據包的起始標識；功能碼，表征幀的功能；源節點地址，是信息來源節點地址信息標識；目標節點地址，是信息目的節點地址信息標識；信息傳送過程中的最大跳數；數據域的長度；數據域；校驗碼，是對數據包數據域的校驗結果和數據包結束標志。

上述主機節點的硬件包括一計算機和一收發控制器，所述收發控制器由一RF射頻芯片、一單片機芯片和一電平轉換芯片組成；所述電平轉換芯片與所述計算機數據連接，所述計算機中安裝控制所述主機節點工作的軟件；所述從節點的硬件包括一收發控制器，所述收發控制器包括一RF射頻芯片和一單片機芯片，所述單片機芯片分別與LCD顯示屏、一時鐘芯片和若干濾波放大電路數據連接，所述濾波放大電路連接采集通道前端的傳感器；所述單片機芯片中安裝控制所述從節點工作的軟件。

上述P堅持載波偵聽多路訪問/沖突避免的媒體訪問協議中，在等待發送數據的待發節點向等待接收數據的待收節點發送有效信息前，先將NP的值與1進行比較，其中，N是在媒體繁忙時待發節點個數，P是取值在[0，11內的隨機數；只有當NP≤1時，待發節點才向待收節點發送有效信息。

在上述組網流程的步驟(3)中，每一相鄰從節點對應一條路由通道，在該路由通道上逐步傳遞信息的過程中，每經過一個從節點，就在傳遞的入網請求信息中添加這個從節點的信息，并記錄經過的跳數，直至把這條入網請求信息傳送至主機節點；為了避免信息爆炸，在保證入網請求信息能夠送達主機節點的條件下預先限定最大跳數；檢查跳數是否達到預設的最大跳數：

如果達到，放棄這條路由通道；

如果未達到，將下一個上游從節點作為轉發節點繼續傳遞此入網請求信息。

在上述組網流程的步驟(3)中，主機節點從所有收到的入網請求信息中，為新從節點確定兩個路由通道：跳數最少的路由通道作為最佳路由，跳數次少的路由通道作為備用路由。

在組網階段，上述網絡協議數據包幀格式中的數據域記錄信息傳輸過程中所經過的轉發從節點的地址信息；在數據采集傳輸階段，上述網絡協議數據包幀格式中的數據域放置從節點所采集的數據信息。