[发明专利]一种无线传感器网络管理的方法、装置以及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络管理领域，尤其涉及一种无线传感器网络管理的方法、装置以及系统。

背景技术

在Internet及企业网络中，管理与诊断中心的分布问题曾引起许多研究人员的广泛关注。基于不同的应用需求，各类不同的分布选择方案被提出，其中既有主动式也有被动式，例如覆盖所有的连接或是感兴趣的位置或是最小化探测开销以及最优化探测任务分配等。这些方法都不能直接应用于无线传感器网络，因为它们的一些重要前提在传感器系统中不再成立，（1）绝大多数的方法需要假设与管理中心与节点之间存在k条独立路径，从而保证当k-1个节点都失效的时候，探测仍能成功判断节点状态。这个假设对于诊断的鲁棒性是非常重要。但是，这个假设在无线传感器网络中过于严格了。显而易见，k这个参数无法超过节点的最小度（minimal degree），但是在无线传感器网络中，许多靠近边界的节点时连接性是非常低的，通常它们的度只有1或者2。这样一来，这些度小于k的节点将使得需要在这个节点的邻居范围内部署一个管理中心或是无法产生最优分布方案。而前一种情况可能会导致一个看起来不是十分合理的结果，那就是在传感器网络的边界部署了许多管理中心。（2）这些方法常常假设网络环境的路由是静态，因为诊断中心可能无法准确检测及定位之前发生的错误。但是连接状态和路由拓扑在无线传感器网络中都是跟随时间而动态变化的。（3）这些方法也都没有考虑到探测包路径上的通信交互质量问题。由于无线介质的不稳定以及外部环境因素干扰等原因，与Internet及企业网络相比，无线传感器网络中的链接传输成功率的变化是较快的。

这个工作起因于一个目前部署运行的城市环境监控系统--CitySee。该项目是一个部署在无锡市用于收集城市二氧化碳排放量、温度、湿度、光照等科学数据的无线传感器网络系统，目前部署包含超过1000个节点。在该项目的实验过程中，发现实际运行中网络边界节点的路径长度都超过了15跳，最长的达到了18跳。这样很容易导致从基站节点出发的分发包或是探测包发送失败，而实际上目的节点并没有失效。假设每一跳传输的丢包率为0.1，那么经过18跳以后，丢包率将达到1-(1-0.1)¹⁸=0.85。因此，现有无线传感器网络管理和诊断的大多数方法在大规模传感器网络中，都比较难以有效完成管理中心与节点之间的交互通信。

目前无线传感器网络的已经得到了越来越广泛的应用。尤其近几年应用需求的规模越来越大，对于大规模传感器网络的部署成为一个趋势。如:ExScal系统，它包含了1000左右的传感器节点以及200个骨干节点。不过虽然大规模传感器网络可以给人们带来很多很好的应用，但是同样也给带来了许多挑战，特别是在网络管理与诊断方面。

现有的传感器网络管理基本上都使用了单个管理中心的方法。如果在大规模无线传感器网络中,单个管理中心都存在一些缺陷。首先，如果基站节点失效，那么所有传感器节点都将处于无法管理的局面。其次，基站节点与处于网络边界的传感器节点交互时，需要经过非常长的通信路径。还有一点，过长的通信路径会带来较大的信息丢失从而使得网络的整体性能降低。

发明内容

本发明的目的在于提出一种无线传感器网络管理的方法、装置以及系统，能够提高传感器网络网络管理的信息交换效率和成功率，全面提高网络管理质量的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种无线传感器网络管理的方法，包括：

S1.抓取无线传感器所有节点的邻居信息及其ETX信息并保存,形成静态的传感器节点信息;

S2.导入所有静态的传感器节点信息,生成一个无向图G(V,E),其中V表示传感器节点，E表示两个传感器之间的连接;

S3.从所有的静态的传感器节点信息选择多个诊断中心;

S4.分别从多个诊断中心寻找层次独立路径，发送探测包,通过所述的探测包的测试的回执来表明路径或目的地节点相关的信息。

在本发明所述的无线传感器网络管理的方法中，所述的层次独立路径是通过在所述的无向图中划分为多个层次图，在每一层，在广度上的深度是固定的，然后计算每一个层次图的独立路径，并且产生封锁节点列表，因为每个节点只能被访问一次，直到已经不存在到诊断中心的路径时，算法结束，从而寻找到的。

在本发明所述的无线传感器网络管理的方法中，所述的传感器的节点在部署后的物理位置是静态的。

本发明公开了一种无线传感器网络管理的装置，包括：