[发明专利]一种紫外光无线传感器网络通信方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种网络通信方法，具体涉及一种紫外光无线传感器网络通信方法。

背景技术

目前大多数传感器节点之间采用的是RF通信方式，RF通信虽然可以满足远距离通信的要求，但需要克服近地面损耗，使得通信易于被拦截和侦听，对于感知保密任务的无线传感器网络的安全性就很难得到保证。红外和可见光相对于RF虽然有较好的抗截获和抗干扰能力，但其只有在发射机和接收机严格对准的情况下才能实现通信，这种要求在无线传感器网络的某些场合是不适应的。紫外光作为无线光通信的一种，不仅具有发射功率小、频带宽、传输速率高、体积小等优点，而且可以实现非视距通信。利用“日盲”紫外波段进行组网，非常适合于短距离、能量受限的小型保密传感系统。

路由协议是线传感器网络的重点研究内容，目前被提出的无线传感器网络的路由算法主要分为两类：平面路由协议和分层路由协议。平面路由协议中网络各节点地位相同，网络流量均匀分散，所以路由算法易于实现；分层路由则采用了簇的概念对传感器节点进行层次划分，选取簇首对节点进行管理，但分簇过程本身也会产生一定的能量消耗。洪泛路由协议就是一种平面路由协议，它不需要维护路由信息，数据分发迅速，能保证网络的健壮性。统洪泛路由协议洪泛广播过程会产生大量无用的重复报文，虽然研究者对此已经做了许多改进，但是，这些改进的洪泛算法往往是提高了网络的能源有效性，却以牺牲时延为代价；或者能有效地抑制过多的冗余数据包，却增加了传输开销；或者算法比较复杂等。这对于主要利用洪泛传播来实现网络服务和资源发现以及构建其他路由算法的无线传感器网络来说是不可取的。

发明内容

本发明的目的是提供一种紫外光无线传感器网络通信方法，解决了现有无线传感器网络采用的路由协议时延大、传输开销大、算法比较复杂的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种紫外光无线传感器网络通信方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：用PPM调制信号驱动紫外光激光器工作，向无线传感器网络发送调制光信号数据分组；

步骤2：无线传感器网络接收由步骤1发送来的数据分组，采用定向洪泛路由协议，向有利于到达目的节点的方向发送数据分组；在发送分组的过程中，寻找一个最优的跳数，使网络中各节点的能量消耗达到最小；

步骤3：数据分组到达接收端，使用紫外光探测器接收紫外光信号并将紫外光信号还原成PPM信号。

本发明的特点还在于，

其中的步骤2中采用定向洪泛路由协议，向有利于到达目的节点的方向发送数据分组，具体按照以下步骤实施：

1)无线传感器网络中的节点间采用NLOS(b)类通信方式，每个节点进行邻居节点发现查询到与自己相邻的节点后，节点间再通过定期的信息交换使每个节点清楚网络的拓扑；

2)每个节点各有一套收发装备，发射装备上有六个日盲波段的LED，每个LED覆盖的区域为扇形，扇形的张角为60°，节点间进行通信，通信原则为：在路由发现的过程中所有LED同时工作，而数据传输时只有覆盖了路由区域的LED工作。

其中的步骤2)中节点间进行通信，具体按照以下步骤实施：

S代表源节点，D代表目的节点，A，B，C分别代表网络的其它节点，节点最远覆盖距离为R，假设源节点S要与目的节点D进行消息路由，节点A、B、C路由建立过程如下：

a.每个节点的六个LED同时工作进行邻居节点发现过程，六个LED将覆盖区域划分为六块，每块区域最远覆盖距离均为R，覆盖的扇形区域的张角均为60°，每个区域覆盖不同的节点，通过计算源节点S与节点A、节点B和节点C与水平方向的夹角，得到源节点S的邻节点处在哪一块覆盖区域；

b.确定了每个节点的所有邻居节点和每个邻居节点所在的区域后，节点间进行信息交换，源节点S知道目的节点D为节点C的邻居节点，那么源节点S使覆盖C节点的LED工作；

c.节点C使覆盖目的节点D的LED工作，将数据包由源节点S传送到目的节点D。

本发明的有益效果是，提出了一种基于网络中各节点位置信息的定向洪泛路由算法，算法实现简单，传输开销小，可以更有效地抑制洪泛广播产生的冗余消息，节省节点的能量，延长整个网络的生命周期，并且实现了非直视通信，延伸了通信范围，弥补了激光通信中点对点通信的不足和紫外光通信距离短的缺陷。

附图说明

图1是现有紫外光非视距三类通信方式示意图；

图2是传统洪泛路由算法的实现过程；

图3是本发明方法中定向洪泛路由算法的实现过程。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。