[发明专利]基于续采单传模型的无线传感网络数据可靠汇聚方法

说明书

技术领域

本发明属于数据传输通信技术，具体涉及一种基于续采单传模型的无线传感网络数据可靠汇聚方法。

背景技术

无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织的网络系统。由于传感器节点的能量、存储、计算和通信带宽等资源有限，单个节点的功能比较弱。在节点设计过程中，为延长整个网络生存周期，能耗问题成为首要考虑因素。

目前主流的无线传感网络数据传输协议包括RMST（Reliable Multi-Segment Transport，可靠的多分割数据传输协议）、ESRT（Event-to-Sink Reliable Transport,基于事件的数据可靠性传输协议）、PSFQ（Pump-Slowly, Fetch-Quickly，基于缓注入、快回复的数据传输协议）。RMST协议主要基于平面路由协议，在源传感节点将较大数据分组成较小的分段进行传递，中间节点保证汇聚节点作为接收端成功收集所有分段数据，并合成数据分组，提交给终端用户，但数据传输过程中并未引入网络拥塞控制机制，无法保证数据传输的顺序和时间上限。ESRT协议考虑的则是大量节点周期性的报告某一类事件发生的情况，主要用以保证足够数量的分组数据到达汇聚节点、尽量减少多余报告分组数量。PSFQ协议的设计很好的解决了无线传感网络数据传输可扩展性的问题，但是其可用性受限于传输带宽，协议的有效性需要高带宽支持。

无线传感网络数据传输机制的设计需要考虑用户需求、网络负载、传感器节点功耗和处理能力等多种因素，针对不同的应用需求设计适用的机制。无线传感网络节点一般是采用电池供电的微型节点，能量有限、处理能力较弱是无线传感网络节点的显著特点。无线传感网络续采单传模型即传感网络中各无线传感节点以固定周期唤醒，连续的执行数据采集操作，并以一天或者更长时间作为传输周期，进行采集数据向数据汇聚中心的单次可靠汇聚。传统无线传感网络数据传输协议相对复杂、或受限于某些特定的应用环境，部分数据传输协议不具备拥塞控制、数据可靠传输保障等功能。对于类续采单传模型这种对实时性要求较低而可靠性要求较高的无线传感网络数据传输并不完全适用。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种基于续采单传模型的无线传感网络数据可靠汇聚方法，在传感器节点数多、网络不稳定的环境下，完成无线传感节点向数据汇聚节点的高效数据传输，数据传输可靠性高、控制开销少，且延长无线传感网络整体寿命。     为达到上述目的，本发明的构思是：针对能量受限、处理能力有限的传感器节点在网络不可靠情况下与数据汇聚节点的数据高效、可靠传输而发明，发明引入了拥塞控制机制和数据选择性重传机制。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：基于续采单传模型的无线传感网络数据可靠汇聚方法，其特征在于，包含数据传输机制连接建立、数据传输拥塞控制和数据传输机制数据选择性重传三个过程：

a.所述数据传输机制连接建立的实现步骤：

（a-1）、初始化阶段，对所有无线传感节点进行编码，要求每个节点拥有一个独立的ID标识号，即身份标识号，无线传感节点编码可以由各传感节点进行自动设定或者根据实际应用需求预先手动设定；

（a-2）、无线传感节点完成初始化后，向数据汇聚节点发送ID标识号和数据传输请求；

（a-3）、无线传感节点发送数据传输请求后开始对信道进行侦听，直到收到数据汇聚节点发回的确认帧或超过侦听限制时间；

（a-4）、数据传输汇聚节点收到无线传感节点的数据传输请求帧后，解析数据传输请求，并根据ID标志号查询该传感节点是否有数据传输历史记录；

（a-5）、如果是该传感节点第一次与数据汇聚节点通信，数据汇聚节点向该传感节点回发T-ACK，即传输确认信息帧，确认数据传输请求；

（a-6）、如果该无线传感节点先前已与数据汇聚节点进行过通信，数据汇聚节点统计上一次数据传输过程中是否有数据丢失、传输错误，并将丢失数据的包序列号回发该无线传感节点；

（a-7）、无线传感节点收到数据汇聚节点的传输确认帧后，向数据汇聚节点发送链接建立成功确认帧，然后进入链路连接状态；

（a-8）、数据汇聚节点收到无线传感节点的连接建立成功确认帧后，同时进入链路连接状态，等待无线传感节点传输后续数据；

b.所述数据传输拥塞控制包含数据汇聚节点拥塞控制和无线传感节点拥塞控制：

b-1.所述数据汇聚节点拥塞控制的实现步骤：