一種無線體域網數(shù)據傳輸調度方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無線體域網數(shù)據傳輸調度裝置，包括：用于感知人體體征信息的傳感器節(jié)點，用于接收無線體域網環(huán)境下各傳感器節(jié)點數(shù)據，并將數(shù)據傳送給服務器的匯聚節(jié)點，以及用于展示和存儲人體體征信息的服務器。本發(fā)明還提供了一種無線體域網數(shù)據傳輸調度方法。
【專利說明】一種無線體域網數(shù)據傳輸調度方法與裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感器網絡應用領域，尤其涉及一種應用于無線體域網的數(shù)據傳輸調度方法及裝置。
【背景技術】
[0002]無線體域網(Wireless Body Area Network, WBAN)是人體上的生理參數(shù)收集傳感器或移植到人體內的生物傳感器共同形成的一個無線網絡，由大量安置于人身體體表或體內的具有數(shù)據處理能力和無線通信能力的傳感器節(jié)點組成，網絡節(jié)點具有采集、處理、傳輸一種或多種重要生理數(shù)據信息(如脈搏、血壓、血氧濃度、活動等)或者環(huán)境參數(shù)(如地理、溫度、濕度、光度等)。
[0003]在WBAN中的節(jié)點被布置在人體身上，由于人體可以正常活動，人體的姿勢(如站立、坐下)以及人體的運動(如走路、胳膊的擺動)等，都會對節(jié)點之間的距離、天線方向等產生影響，而這種影響對源節(jié)點和目的節(jié)點都會有巨大的影響。由此，可能導致傳播信道的不同，最終導致傳輸路徑的不同，選擇不同的信道進行傳播，能量消耗也不同。
[0004]然而，由于WBAN尚處于發(fā)展階段，對于WBAN傳輸調度研究尚不充分，與傳統(tǒng)無線通信不同，WBAN需要考慮人體運動的影響。因此，迫切需要結合人體運動模型建立無線體域網低功耗傳輸調度方法，從而降低能耗，延長網絡生存期。
【發(fā)明內容】
[0005]為了克服無線體域網傳感器節(jié)點資源受限問題以及現(xiàn)有傳輸調度方法的不足，本發(fā)明提供一種應用于無線體域網的傳輸調度方法及裝置，該裝置或方法能夠根據人體運動軌跡選擇最佳傳輸信道，從而達到降低能耗的目的。
[0006]一種無線體域網數(shù)據傳輸調度裝置，包括:用于感知人體體征信息的傳感器節(jié)點，用于接收無線體域網環(huán)境下各傳感器節(jié)點數(shù)據，并將數(shù)據傳送給負責與服務器通訊的匯聚節(jié)點，以及用于展示和存儲人體體征信息的服務器。
[0007]更進一步的，該傳感器節(jié)點包括:數(shù)據采集模塊，用于采集人體體征數(shù)據，并緩存采集的數(shù)據；數(shù)據接收模塊，用于接收其它傳感器節(jié)點發(fā)送的數(shù)據并緩存接收的數(shù)據；數(shù)據傳輸模塊，實現(xiàn)傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點之間的數(shù)據傳輸；傳輸調度模塊，實現(xiàn)數(shù)據最優(yōu)通信鏈路的選擇；該匯聚節(jié)點包括:數(shù)據接收模塊:用于接收各傳感器節(jié)點發(fā)送的數(shù)據并緩存接收的數(shù)據；數(shù)據傳輸模塊:實現(xiàn)傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點之間的數(shù)據傳輸，以及匯聚節(jié)點與服務器之間的數(shù)據傳輸；傳輸調度模塊:實現(xiàn)數(shù)據最優(yōu)通信鏈路的選擇；該服務器包括:數(shù)據接收模塊:用于接收匯聚節(jié)點發(fā)送的數(shù)據；人體體征數(shù)據庫:用于存儲接收的人體體征數(shù)據；數(shù)據傳輸模塊:實現(xiàn)服務器與匯聚節(jié)點之間的數(shù)據傳輸；數(shù)據展示模塊:實現(xiàn)人體體征數(shù)據的可視化展示。
[0008]更進一步的，所述傳感器節(jié)點包括集合傳感器節(jié)點和獨立傳感器節(jié)點，該集合傳感器節(jié)點包括若干父節(jié)點和子節(jié)點，該父節(jié)點和子節(jié)點的內部結構與獨立傳感器節(jié)點的內部結構相同。
[0009]一種數(shù)據傳輸調度的方法，包括以下步驟:步驟一:設置節(jié)點周期，每經過一次節(jié)點周期，則執(zhí)行下述步驟二、步驟三、步驟四和步驟五步驟二:計算傳感器節(jié)點的相對位置；步驟三:根據傳感器節(jié)點的采集數(shù)據功耗、接收數(shù)據功耗和發(fā)送數(shù)據功耗以及傳感器節(jié)點通信半徑，計算出在傳感器節(jié)點通信半徑內，采集并發(fā)送本傳感器節(jié)點數(shù)據的同時，接收并發(fā)送其他傳感器節(jié)點的數(shù)據所需要消耗的能量；步驟四:根據傳感器節(jié)點歷史能量消耗情況，計算傳感器節(jié)點剩余能量；步驟五:根據傳感器節(jié)點相對位置、傳感器節(jié)點傳輸能量和傳感器節(jié)點剩余能量，判斷出在傳感器節(jié)點通信半徑內最佳中轉節(jié)點，從而確定通信鏈路，建立網絡拓撲,傳輸數(shù)據。
[0010]更進一步的，傳感器節(jié)點包括獨立傳感器節(jié)點和集合傳感器節(jié)點，所述步驟二包括如下步驟:步驟I)計算集合傳感器節(jié)點內子節(jié)點與父節(jié)點之間的距離；步驟2)計算傳感器節(jié)點與相鄰的傳感器節(jié)點間的距離；步驟3)計算傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點間的距離。
[0011]更進一步的，所述步驟2)包括:計算獨立傳感器節(jié)點與相鄰獨立傳感器節(jié)點之間的距離，計算獨立傳感器節(jié)點與相鄰集合傳感器節(jié)點之間的距離，以及計算集合傳感器節(jié)點和相鄰的集合傳感器節(jié)點之間的距離；所述步驟3)包括:計算獨立傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點間的距離，以及計算集合傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點間的距離。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0012]圖1為無線體域網數(shù)據傳輸調度方法實施流程圖
[0013]圖2為無線體域網數(shù)據傳輸調度裝置示意圖
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明提出的無線體域網數(shù)據傳輸調度的方法與裝置，結合附圖和實施例說明如下。
[0015]首先，本發(fā)明的無線體域網中的節(jié)點包括兩大類:傳感器節(jié)點和匯聚節(jié)點。其中，傳感器節(jié)點包括:1)獨立傳感器節(jié)點，只包含一個節(jié)點；2)集合傳感器節(jié)點，包含I個或多個父節(jié)點和子節(jié)點，子節(jié)點是父節(jié)點的下一級分支。而匯聚節(jié)點用于接收無線體域網環(huán)境下各傳感器節(jié)點數(shù)據，并將數(shù)據傳送給服務器。
[0016]傳輸調度方法中的人體運動模型主要包括三個因素:
[0017](I)節(jié)點相對位置:傳感器節(jié)點與相鄰傳感器節(jié)點的距離；
[0018](2)節(jié)點傳輸能量:傳感器節(jié)點傳輸數(shù)據所消耗的能量；
[0019](3)節(jié)點剩余能量:傳感器節(jié)點剩余的能量。
[0020]此外，本發(fā)明中的節(jié)點通信半徑指的是:傳感器節(jié)點地最遠通信距離。
[0021]此外，對本發(fā)明中的“中轉節(jié)點”做如下定義:中轉節(jié)點也是傳感器節(jié)點，所有的傳感器節(jié)點的數(shù)據最終都要傳輸給匯聚節(jié)點，但是有些傳感器節(jié)點離匯聚節(jié)點很遠，傳輸不過去或者傳輸過去要消耗很大能量，這個時候就通過其他傳感器節(jié)點來中轉傳輸，先把數(shù)據傳給這個中轉節(jié)點，然后由這個中轉節(jié)點傳給匯聚節(jié)點。
[0022]圖1為無線體域網數(shù)據傳輸調度方法實施流程圖，如圖所示，本實施例的方法包括以下步驟:[0023]步驟一:設置節(jié)點周期，每經過一次節(jié)點周期之后，則執(zhí)行下述步驟二、步驟三、步驟四和步驟五；
[0024]步驟二:計算傳感器節(jié)點的相對位置
[0025]步驟I)計算集合傳感器節(jié)點內子節(jié)點與父節(jié)點之間的距離；
[0026]步驟2)計算傳感器節(jié)點與相鄰的傳感器節(jié)點間的距離，包括計算獨立傳感器節(jié)點與其它相鄰的獨立傳感器節(jié)點間的距離，以及計算獨立傳感器與其它相鄰的集合傳感器節(jié)點的距離，以及計算集合傳感器節(jié)點和相鄰的集合傳感器節(jié)點之間的距離；
[0027]步驟3)計算傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點間的距離，包括計算獨立傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點間的距離，以及計算集合傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點間的距離；
[0028]步驟三:計算傳感器節(jié)點的傳輸能量
[0029]根據傳感器節(jié)點的采集數(shù)據功耗、接收數(shù)據功耗和發(fā)送數(shù)據功耗以及傳感器節(jié)點通信半徑，計算出在傳感器節(jié)點通信半徑內，采集并發(fā)送本傳感器節(jié)點數(shù)據的同時，接收并發(fā)送其他傳感器節(jié)點的數(shù)據所需要消耗的能量(上述傳感器節(jié)點的傳輸能量的計算，包括獨立傳感器節(jié)點、集合傳感器節(jié)點以及集合傳感器節(jié)點內的父、子節(jié)點的傳輸能量計算)；
[0030]步驟四:計算傳感器節(jié)點(包括獨立傳感器節(jié)點、集合傳感器節(jié)點以及集合傳感器節(jié)點內的父、子節(jié)點)剩余能量，根據傳感器節(jié)點歷史能量消耗情況，計算傳感器節(jié)點剩余能量；
[0031]步驟五:建立網絡拓撲
[0032]根據傳感器節(jié)點相對位置、傳感器節(jié)點傳輸能量和傳感器節(jié)點剩余能量，判斷出在傳感器節(jié)點通信半徑內最佳中轉節(jié)點，從而確定通信鏈路，建立網絡拓撲，傳輸數(shù)據。
[0033]圖2為本發(fā)明的無線體域網數(shù)據傳輸調度裝置示意圖，如圖所示，本實施例包括:
[0034](I)傳感器節(jié)點，用于感知人體體征信息，包括:
[0035]I)數(shù)據采集模塊:用于采集人體體征數(shù)據，緩存采集的數(shù)據；
[0036]2)數(shù)據接收模塊:用于接收各傳感器節(jié)點發(fā)送的數(shù)據，緩存接收的數(shù)據；
[0037]3)數(shù)據傳輸模塊:實現(xiàn)傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點之間的數(shù)據傳輸；
[0038]4)傳輸調度模塊:實現(xiàn)數(shù)據最優(yōu)通信鏈路的選擇；
[0039](2)匯聚節(jié)點，用于接收無線體域網環(huán)境下各傳感器節(jié)點數(shù)據，并將數(shù)據傳送給服務器，該匯聚節(jié)點包括:
[0040]I)數(shù)據接收模塊:用于接收各傳感器節(jié)點發(fā)送的數(shù)據，緩存接收的數(shù)據；
[0041]2)數(shù)據傳輸模塊:實現(xiàn)傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點之間的數(shù)據傳輸，以及匯聚節(jié)點與服務器之間的數(shù)據傳輸；
[0042]3)傳輸調度模塊:實現(xiàn)數(shù)據最優(yōu)通信鏈路的選擇；
[0043](3)服務器:用于展示和存儲人體體征信息，包括:
[0044]I)數(shù)據接收模塊:用于接收匯聚節(jié)點發(fā)送的數(shù)據；
[0045]2)人體體征數(shù)據庫:用于存儲接收的人體體征數(shù)據；
[0046]3)數(shù)據傳輸模塊:實現(xiàn)服務器與匯聚節(jié)點之間的數(shù)據傳輸；
[0047]4)數(shù)據展示模塊:實現(xiàn)人體體征數(shù)據的可視化展示，例如液晶顯示器。
[0048]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有雷同、替代的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
【權利要求】
1.一種無線體域網數(shù)據傳輸調度裝置，包括: 用于感知人體體征信息的傳感器節(jié)點， 用于接收無線體域網環(huán)境下各傳感器節(jié)點數(shù)據，并將數(shù)據傳送給負責與服務器通訊的匯聚節(jié)點，以及 用于展示和存儲人體體征信息的服務器。
2.根據權利要求1所述的無線體域網數(shù)據傳輸調度裝置，其特征在于: 該傳感器節(jié)點包括: 數(shù)據采集模塊，用于采集人體體征數(shù)據，并緩存采集的數(shù)據； 數(shù)據接收模塊，用于接收其它傳感器節(jié)點發(fā)送的數(shù)據并緩存接收的數(shù)據； 數(shù)據傳輸模塊，實現(xiàn)傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點之間的數(shù)據傳輸； 傳輸調度模塊，實現(xiàn)數(shù)據最優(yōu)通信鏈路的選擇； 該匯聚節(jié)點包括: 數(shù)據接收模塊:用于接收各傳感器節(jié)點發(fā)送的數(shù)據并緩存接收的數(shù)據； 數(shù)據傳輸模塊:實現(xiàn)傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點之間的數(shù)據傳輸，以及匯聚節(jié)點與服務器之間的數(shù)據傳輸； 傳輸調度模塊:實現(xiàn)數(shù)據最優(yōu)通信鏈路的選擇； 該服務器包括: 數(shù)據接收模塊:用于接收匯聚節(jié)點發(fā)送的數(shù)據； 人體體征數(shù)據庫:用于存儲接收的人體體征數(shù)據； 數(shù)據傳輸模塊:實現(xiàn)服務器與匯聚節(jié)點之間的數(shù)據傳輸； 數(shù)據展示模塊:實現(xiàn)人體體征數(shù)據的可視化展示。
3.根據權利要求1所述的無線體域網數(shù)據傳輸調度裝置，其特征在于:所述傳感器節(jié)點包括集合傳感器節(jié)點和獨立傳感器節(jié)點，該集合傳感器節(jié)點包括若干父節(jié)點和子節(jié)點，該父節(jié)點和子節(jié)點的內部結構與獨立傳感器節(jié)點的內部結構相同。
4.一種利用權利要求1所述的無線體域網數(shù)據傳輸調度裝置進行數(shù)據傳輸調度的方法，包括以下步驟: 步驟一:設置節(jié)點周期，每經過一次節(jié)點周期，則執(zhí)行下述步驟二、步驟三、步驟四和步驟五； 步驟二:計算傳感器節(jié)點的相對位置； 步驟三:根據傳感器節(jié)點的采集數(shù)據功耗、接收數(shù)據功耗和發(fā)送數(shù)據功耗以及傳感器節(jié)點通信半徑，計算出在傳感器節(jié)點通信半徑內，采集并發(fā)送本傳感器節(jié)點數(shù)據的同時，接收并發(fā)送其他傳感器節(jié)點的數(shù)據所需要消耗的能量； 步驟四:根據傳感器節(jié)點歷史能量消耗情況，計算傳感器節(jié)點剩余能量； 步驟五:根據傳感器節(jié)點相對位置、傳感器節(jié)點傳輸能量和傳感器節(jié)點剩余能量，判斷出在傳感器節(jié)點通信半徑內最佳中轉節(jié)點，從而確定通信鏈路，建立網絡拓撲，傳輸數(shù)據。
5.一種如權利要求4所述的數(shù)據傳輸調度的方法，其特征在于，傳感器節(jié)點包括獨立傳感器節(jié)點和集合傳感器節(jié)點，所述步驟二包括如下步驟: 步驟I)計算集合傳感器節(jié)點內子節(jié)點與父節(jié)點之間的距離； 步驟2)計算傳感器節(jié)點與相鄰的傳感器節(jié)點間的距離；步驟3)計算傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點間的距離。
6.—種如權利要求5所述的數(shù)據傳輸調度的方法,其特征在于， 所述步驟2)包括:計算獨立傳感器節(jié)點與相鄰獨立傳感器節(jié)點之間的距離，計算獨立傳感器節(jié)點與相鄰集合傳感器節(jié)點之間的距離，以及計算集合傳感器節(jié)點和相鄰的集合傳感器節(jié)點之間的距離； 所述步驟3)包括:計算獨立傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點間的距離，以及計算集合傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點間的距 離。
【文檔編號】H04W72/12GK103889065SQ201410072444
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權日:2014年2月28日
【發(fā)明者】高萬林, 于麗娜, 蘇雨, 孫文霞, 胡慧, 羅璇 申請人:中國農業(yè)大學