[发明专利]一种应用于农业的多跳无线自组织网络的建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信网络技术领域，特别是涉及一种应用于农业的多跳无线自组织网络的建立方法。

背景技术

随着微机电系统、无线通信和数字电路的不断飞速发展，具有低功耗，低成本，多功能特性的传感器节点大量出现。基于大量传感器节点部署的传感器网络也因其广泛的应用前景，越来越受到重视。无线传感器网络可以广泛地应用于军事和民用环境，进行信息的收集和处理、对象跟踪和网络环境的检测，尤其适合配置在野外、交通要道、医疗和安全部门等场合。

而无线传感器网络在农业方面的应用有其一定的特殊性，具体表现为：1、网络规模较为庞大，节点数目较多，但节点分布比较分散，组网级数比较多。2、数据传输速率低，数据上传次数不频繁，对时间的同步误差要求不高。3、节点放置时位置不是特别随意，一般一块地里种植一种农作物，配置一个传感节点，节点放置位置必须在这块地里，其他节点分别放置在另外的地里，地块一般比较规则，呈长方形。但放置完后，很长一段时间(通常为农作物的一个生长周期)内位置固定。4、数据的传输方向比较单一，只需通过某种方式传输到网关即可，不需要大规模相邻节点的信息交互。5、节点一旦投放，要保持相当长的工作时间，所以要求更低功耗。

现有的无线自组织网络一般采用分组的二层结构来实现，所谓二层结构，指的是将无线自组织网络中的所有节点分为组长节点和组员节点，一个组的组长节点和组员节点之间构成组内层，各个组的组长节点和基站之间构成组间层。组长节点广播组建立消息邀请周围的其他节点加入组，除组长节点以外的其他节点在接收到组建立消息后，加入离自己最近的组长节点所建立的组，成为组员节点，以后直接与组长节点通信，组长节点直接与基站通信。这样的组网方式比较灵活，任意节点之间都可以通信，但网络中用于维护路由的信息比较多，功耗比较大；而且组长节点和普通节点要互相搭配放置，而对比传感网在农作物方面的应用特点，这种方式比较容易导致冗余节点的存在，增加了成本；再次，一般一个传感网络采用同一个频率，碰撞问题一直存在，虽然现在很多射频芯片里都采用CSMA/CA技术，但这种方式增加了成功发送一次数据芯片的平均工作时间，而射频芯片在发送状态时的功耗是最大的，这样就大大的增加了节点的平均功耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于农业的多跳无线自组织网络的建立方法，利用农业无线传感网络自身的特点，在满足基本需要的情况下，降低网络的整体功耗，降低对硬件的要求，并可以快速得出网络的拓扑结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种应用于农业的多跳无线自组织网络的建立方法，包括以下步骤：

（1）初始网络中包括源节点，子节点列表和普通节点，所述源节点发送组网广播帧；

（2）所述源节点收到组网应答帧后，为发出组网应答帧的节点分配逻辑拓扑帧，并将发出组网应答帧的节点标识和对应的逻辑拓扑帧存入子节点列表，向发出组网应答帧的节点发出组网确认帧，从而进入组网完成态；

（3）发出组网应答帧的节点收到组网确认帧后，更新自己的父节点的标识和逻辑拓扑帧；

（4）发出组网应答帧的节点根据自己的逻辑拓扑帧进行延时，延时结束后将自身作为源节点重复步骤（2）至步骤（4）直至所有节点完成组网。

所述步骤（4）后还包括普通节点等待源节点广播发送的时间同步帧，收到后更新自己的时间信息，最后一层的普通节点进行时间同步后在规定时间向父节点发送自己的逻辑拓扑帧，父节点再向自己的父节点转发该逻辑拓扑帧，直至传给源节点。

所述步骤（2）中源节点对所有发出组网应答帧的节点分配逻辑拓扑帧，并将所有发出组网应答帧的节点标识和对应的逻辑拓扑帧存入子节点列表，向所有发出组网应答帧的节点发出组网确认帧，从而进入组网完成态。

所述步骤（2）中源节点每次收到组网应答帧后，记录发出组网应答帧的节点的标识以及该节点的射频芯片中该帧的能量指示，当等待时间结束后，根据能量大小从所有记录的节点标识中选取m个，其中，m为射频芯片支持的频点个数，能量大的优先选取，如果所有记录个数少于m，则全部选取，然后，把所有通过筛选的节点的标识以及源节点分配给各节点的逻辑拓扑帧存入子节点列表，并依次向子节点列表里存入的节点发送组网确认帧，并进入组网完成态。

有益效果