[发明专利]无线分簇传感网的通信方法

说明书

技术领域

本发明涉无线通信技术，特别涉及一种无线分簇传感网的通信方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是涉及多学科高度交叉、知识高度 集成的前沿热点研究领域，它综合了传感器技术、嵌人式计算技术、现代网络及无线通信技 术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采 集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传 送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通。传感器网络具 有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、 防恐反恐、危险区域远程控制等许多重要领域都有潜在的实用价值，已经引起了许多国家学 术界和工业界的高度重视，被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。

WSN的典型应用情况如图1所示，以入侵探测为例进行说明，当一目标进入WSN布设区域 时，随机散布的节点端1、2、5、3、7将依次探测到目标，对于用户端，其处于检测态时， 需要获得的基本信息为目标报警、目标类型及目标运行轨迹等。此时，节点端1、2、5、3、7 上传的原始信息为目标触发、经模式识别后的目标类型，本身信息量较小，且由于该信息均 针对同一目标，信息高度相关，可在传输过程中通过信息聚合方式汇集。如节点端1和2的 原始信息汇集后为目标触发、目标类型(经融合后提高了识别概率)、目标轨迹(通过节点1， 2)，更多节点端的汇集结果与此类似，目标触发、目标类型(识别概率进一步提高)、目标轨 迹(1，2，5，3，7…)，最终传输到用户端的信息和原始信息在传输数据量上相去不远。而 若此时用户需要观察在某个节点端处(若该节点端含图像探测器)拍得的目标图片，该信息 量将较大，且在传输过程中无法减少信息量。同时，由于用户端接入形式可能存在不同，图 中示意了三个以不同方式接入网络的用户端，

方式1：无线传感网通过其sink节点接入互联网，将信息传送给在互联网上的用户端1；

方式2：无线传感网直接和处于高处的用户端2进行通信；

方式3：无线传感网通过卫星转发和用户端3进行通信。

因此，分簇已经成为设计和部署大规模无线传感器网络的一种重要方法，与平面网络相 比，分簇网络在数据融合、节能、网管、吞吐量等方面都具有明显的优势。根据系统布设形 式，系统的初始状态将表现为围绕中心节点的分簇结构，距离相互靠近的节点形成一个簇， 并选择其中一个节点作为簇头节点，簇头端可和任意本簇内所有簇内节点端进行信息交互， 整个网络中存在多个簇，如图1所示，尽管在后续过程中网络节点端位置可能发生变化，但 将基本维持分簇结构。

对于分簇结构，根据传感网的网络构架可以看出，簇内通信的通信距离较簇间通信的通 信距离近，在均匀散布的情况下，簇间通信距离约为簇内通信距离的两倍。为使信息能在簇 间传输，目前有两种解决方案：

方式一：增加发射功率；设原有功率为P，功放发射功耗为功放处消耗的功耗为P_A， 且PA=PA~/X,]]>其中，X为发射机效率为X(X＜1)，显然，为增加传输距离，发射功率须增加 M倍，相应系统能量损耗为(P-PA~/X)+MPA~/X.]]>