專利名稱：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)BiAble式數(shù)據(jù)監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包含大量的傳感器節(jié)點(diǎn)，可感知周圍的信息，能夠感知的信息有 環(huán)境溫度、濕度等等。基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用常需要對一些異常的傳感器感知到的異 常數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警處理，而異常的感知數(shù)據(jù)往往出現(xiàn)在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，通常在某個(gè)節(jié)點(diǎn) 的k跳范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)上。因此我們需要能夠?qū)@些異常區(qū)域進(jìn)行感知并對感知數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān) 測。最簡單直觀的監(jiān)測方法是每個(gè)結(jié)點(diǎn)將自己的傳感模塊得到的數(shù)據(jù)定期向Sink節(jié) 點(diǎn)報(bào)告。由Sink節(jié)點(diǎn)定期得到被監(jiān)測區(qū)域傳感器結(jié)點(diǎn)的所有當(dāng)前感知數(shù)據(jù)，Sink結(jié)點(diǎn)根 據(jù)所有結(jié)點(diǎn)的取值找到警戒值超標(biāo)的區(qū)域。另一種數(shù)據(jù)監(jiān)測方法是隨機(jī)BiAble式的預(yù)警方法，這種方法不需要每個(gè)結(jié)點(diǎn)按 照某個(gè)時(shí)間間隔定期通過耗費(fèi)能量的多跳數(shù)據(jù)傳輸向Sink結(jié)點(diǎn)匯報(bào)當(dāng)前的感知數(shù)據(jù)，而 是每個(gè)結(jié)點(diǎn)定期產(chǎn)生BiAble，即定期向周圍k跳范圍廣播狀態(tài)監(jiān)測消息(k是一個(gè)相對網(wǎng)絡(luò) 尺寸來說較小的值)，若發(fā)現(xiàn)監(jiān)測值超標(biāo)則向Sink結(jié)點(diǎn)報(bào)告，若監(jiān)測值未超標(biāo)則不做任何 處理，等待下一個(gè)檢查周期。第一種方法需要每個(gè)結(jié)點(diǎn)將感知的數(shù)據(jù)通過其他結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)傳回Sink節(jié)點(diǎn)，每 個(gè)節(jié)點(diǎn)既需要承擔(dān)定期感知數(shù)據(jù)的任務(wù)又需要承擔(dān)其他節(jié)點(diǎn)向Sink節(jié)點(diǎn)匯報(bào)時(shí)的消息傳 遞任務(wù)。這兩部分任務(wù)都會(huì)消耗傳感器網(wǎng)絡(luò)上結(jié)點(diǎn)的大量能量，縮短傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命期。第二種方法需要每個(gè)結(jié)點(diǎn)定期向周圍k跳交換狀態(tài)消息，雖然能夠在一定程度 上減少不必要的結(jié)點(diǎn)向Sink節(jié)點(diǎn)的匯報(bào)消息的數(shù)量，從而減少無線傳感器結(jié)點(diǎn)間消息傳 遞的能量消耗，但仍然會(huì)帶來一些冗余的消息交換。比如，兩個(gè)相距很近(小于k跳)的結(jié) 點(diǎn)同時(shí)向周圍k跳范圍廣播狀態(tài)監(jiān)測消息，會(huì)使某些結(jié)點(diǎn)在很短的時(shí)間間隔內(nèi)重復(fù)感知和 匯報(bào)數(shù)據(jù)，帶來不必要的能量消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)BiAble式數(shù)據(jù)監(jiān)測 方法，所述方法在傳感器網(wǎng)絡(luò)中部署后，能夠以一個(gè)低能耗的方式定期監(jiān)測傳感器數(shù)據(jù)，探 測可能的數(shù)據(jù)異常的區(qū)域。本發(fā)明的技術(shù)方案為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)BiAble式數(shù)據(jù)監(jiān)測方法，所述監(jiān)測方法在 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置有節(jié)點(diǎn)和Sink節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)能夠產(chǎn)生BiAble，所述BiAble是所 述節(jié)點(diǎn)向周圍k跳(k是一個(gè)相對網(wǎng)絡(luò)尺寸來說較小的值)范圍內(nèi)廣播狀態(tài)監(jiān)測消息，所述 Sink節(jié)點(diǎn)為匯聚節(jié)點(diǎn)，就是能夠接受所有節(jié)點(diǎn)傳輸包的某個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)；所述監(jiān)測方法通過一次網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)間的”Grading”消息傳播實(shí)現(xiàn)對BiAble中心的
3選取，Bubble中心的選取滿足兩個(gè)最近的BiAble不會(huì)有太多重合，利用這些距離適當(dāng)?shù)?Bubble，檢測是否在本BiAble區(qū)域內(nèi)有異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)，及時(shí)向Sink結(jié)點(diǎn)匯報(bào)。所述“Grading”消息傳播的具體過程為"Grading"消息傳播由Sink結(jié)點(diǎn)發(fā)起一次生成樹(spanning)傳播過程，實(shí)現(xiàn) Bubble中心(稱為i級結(jié)點(diǎn))的選取，所述i級結(jié)點(diǎn)記為距所述Sink結(jié)點(diǎn)i*(2k+l)跳的 結(jié)點(diǎn)，目的是使相鄰級別的結(jié)點(diǎn)間的距離不小于業(yè)+1跳，避免相鄰級別的結(jié)點(diǎn)作為BiAble 中心產(chǎn)生重疊的BiAble (半徑為k)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)首先檢查自己是否收到過“Grading”消息，若 是，則直接丟棄該消息，若否，則檢查自己是否是第iM2k+l)跳結(jié)點(diǎn)，若是則標(biāo)注自己是i 級結(jié)點(diǎn)，否則繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)“Grading”消息，直到所有結(jié)點(diǎn)都收到過“Grading”消息為止。本發(fā)明具有如下有益效果1)本發(fā)明是完全分布式實(shí)現(xiàn)；2)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中選取一部分結(jié)點(diǎn)而不是全部作為BiAble中心，可以極大 地減少不必要的傳感器結(jié)點(diǎn)間消息傳輸，延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期；3)使用生成樹(spanning tree)方式進(jìn)行一次消息傳遞，得到所有的BiAble中 心，消耗的消息量較少；4)Bubble中心間的距離適當(dāng)，使得由Bubble中心產(chǎn)生的距離最近的兩個(gè)Bubble 不會(huì)有太多的重合，利用這些距離適當(dāng)?shù)腂iAble，檢測是否在本BiAble區(qū)域內(nèi)有異常數(shù)據(jù) 出現(xiàn)，及時(shí)向Sink結(jié)點(diǎn)匯報(bào)，可以減少不必要的傳感器結(jié)點(diǎn)間消息傳輸，延長無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)生命周期。


圖1表示當(dāng)k = 2時(shí)“Grading”消息的傳播示意圖，圖中箭頭表示一次消息以一 種生成樹(spanning)的方式在結(jié)點(diǎn)間的傳遞。圖2為以圖1所示的傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為例，從圖1的得到的4個(gè)1級結(jié)點(diǎn)和 5個(gè)2級結(jié)點(diǎn)作為BiAble中心，定期向周圍結(jié)點(diǎn)廣播k( = 2)為半徑的BiAble，執(zhí)行定期 傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明。參見圖1和圖2所示，本發(fā)明去除了一些冗余消息交換。本發(fā)明在無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)中設(shè)置有節(jié)點(diǎn)和Sink節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)能夠產(chǎn)生BiAb 1 e，所述BiAb 1 e是所述節(jié)點(diǎn)向周圍k 跳(k是一個(gè)相對網(wǎng)絡(luò)尺寸來說較小的值)范圍內(nèi)廣播狀態(tài)監(jiān)測消息，所述Sink節(jié)點(diǎn)為匯 聚節(jié)點(diǎn)，就是能夠接受所有節(jié)點(diǎn)傳輸包的某個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明是在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中選取一部分結(jié)點(diǎn)作為BiAble中心，Bubble中心的 選取滿足兩個(gè)最近的BiAble不會(huì)有太多重合。利用這些距離適當(dāng)?shù)腂iAble，檢測是否在本 BiAble區(qū)域內(nèi)有異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)，及時(shí)向Sink結(jié)點(diǎn)匯報(bào)。本方法可以極大地減少不必要的傳 感器結(jié)點(diǎn)間消息傳輸，延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期。本發(fā)明為選取BiAble (半徑為k)中 心，使得所有BiAb 1 e中心產(chǎn)生的BiAb 1 e之間沒有太多重合，本方法通過一次網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)間的 “Grading”消息傳播實(shí)現(xiàn)對BiAble中心的選取，其過程如下
"Grading"消息傳播由Sink結(jié)點(diǎn)發(fā)起一次生成樹(spanning)傳播過程，實(shí)現(xiàn) BiAble中心(在算法中稱為i級結(jié)點(diǎn))的選取。這里的i級結(jié)點(diǎn)記為距Sink結(jié)點(diǎn)每 i*(2k+l)跳的結(jié)點(diǎn)，目的是使相鄰級別的結(jié)點(diǎn)間的距離不小于業(yè)+1跳，避免相鄰級別的結(jié) 點(diǎn)作為BiAble中心產(chǎn)生重疊的Bubble (半徑為k)。該過程的實(shí)現(xiàn)需要每個(gè)結(jié)點(diǎn)首先檢 查自己是否收到過“Grading”消息，若是，則直接丟棄該消息，若否，則檢查自己是否是第 i* (2k+l)跳結(jié)點(diǎn)，若是則標(biāo)注自己是i級結(jié)點(diǎn)，否則繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)“Grading”消息，直到所有結(jié) 點(diǎn)都收到過” Grading”消息為止。圖1顯示的是k = 2時(shí)“Grading”消息傳播后得到的所 有i級結(jié)點(diǎn)，以上“Grading”消息傳播僅實(shí)現(xiàn)了相鄰級結(jié)點(diǎn)間的距離不小于業(yè)+1跳，但同 級結(jié)點(diǎn)間的距離仍有可能小于業(yè)+1跳。圖2為以圖1所示的傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為例，從 圖1的得到的4個(gè)1級結(jié)點(diǎn)和5個(gè)2級結(jié)點(diǎn)作為BiAble中心，定期向周圍結(jié)點(diǎn)廣播k(= 2)為半徑的BiAble，執(zhí)行定期傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測。因此，如圖2所示，本方法可保證BiAble 中心的選取滿足兩個(gè)最近的BiAble不會(huì)有太多重合。本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明可以減少冗余消息交換；2)本發(fā)明是在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中選取一部分結(jié)點(diǎn)作為BiAble中心，Bubble中心 的選取滿足兩個(gè)最近的BiAble不會(huì)有太多重合。利用這些距離適當(dāng)?shù)腂iAble，檢測是否在 本BiAble區(qū)域內(nèi)有異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)，及時(shí)向Sink結(jié)點(diǎn)匯報(bào)。3)本發(fā)明可以極大地減少不必要的傳感器結(jié)點(diǎn)間消息傳輸，延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 生命周期。
權(quán)利要求
1.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)BiAble式數(shù)據(jù)監(jiān)測方法，所述監(jiān)測方法在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置 有節(jié)點(diǎn)和Sink節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)能夠產(chǎn)生BiAble，所述BiAble是所述節(jié)點(diǎn)向周圍k跳(k是 一個(gè)相對網(wǎng)絡(luò)尺寸來說較小的值)范圍內(nèi)廣播狀態(tài)監(jiān)測消息，所述Sink節(jié)點(diǎn)為匯聚節(jié)點(diǎn)， 就是能夠接受所有節(jié)點(diǎn)傳輸包的某個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述監(jiān)測方法通過一次網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)間的”Grading”消息傳播實(shí)現(xiàn)對BiAble中心的選取， BiAble中心的選取滿足兩個(gè)最近的BiAble不會(huì)有太多重合，利用這些距離適當(dāng)?shù)腂iAble， 檢測是否在本BiAble區(qū)域內(nèi)有異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)，及時(shí)向Sink結(jié)點(diǎn)匯報(bào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)BiAble式數(shù)據(jù)監(jiān)測方法，其特征在于所述 “Grading”消息傳播的具體過程為“Grading”消息傳播由Sink結(jié)點(diǎn)發(fā)起一次生成樹(spanning)傳播過程，實(shí)現(xiàn)BiAble 中心(稱為i級結(jié)點(diǎn))的選取，所述i級結(jié)點(diǎn)記為距所述Sink結(jié)點(diǎn)iM2k+l)跳的結(jié)點(diǎn)，目 的是使相鄰級別的結(jié)點(diǎn)間的距離不小于業(yè)+1跳，避免相鄰級別的結(jié)點(diǎn)作為BiAble中心產(chǎn) 生重疊的BiAble (半徑為k)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)首先檢查自己是否收到過“Grading”消息，若是，則 直接丟棄該消息，若否，則檢查自己是否是第i* (2k+l)跳結(jié)點(diǎn)，若是則標(biāo)注自己是i級結(jié) 點(diǎn)，否則繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)“Grading”消息，直到所有結(jié)點(diǎn)都收到過“Grading”消息為止。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)Bubble式數(shù)據(jù)監(jiān)測方法，所述監(jiān)測方法在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置有節(jié)點(diǎn)和Sink節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)能夠產(chǎn)生Bubble，所述Bubble是所述節(jié)點(diǎn)向周圍k跳(k是一個(gè)相對網(wǎng)絡(luò)尺寸來說較小的值)范圍內(nèi)廣播狀態(tài)監(jiān)測消息，所述Sink節(jié)點(diǎn)為匯聚節(jié)點(diǎn)，就是能夠接受所有節(jié)點(diǎn)傳輸包的某個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)；所述監(jiān)測方法通過一次網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)間的”Grading”消息傳播實(shí)現(xiàn)對Bubble中心的選取，Bubble中心的選取滿足兩個(gè)最近的Bubble不會(huì)有太多重合，利用這些距離適當(dāng)?shù)腂ubble，檢測是否在本Bubble區(qū)域內(nèi)有異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)，及時(shí)向Sink結(jié)點(diǎn)匯報(bào)。
文檔編號(hào)H04W24/00GK102075975SQ20111000328
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者張俊虎 申請人:張俊虎