[发明专利]基于多路复用的无线传感器网络孩子节点数据传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感网固定区域内首领节点收集数据的方法，属于计算机网 络与无线通信技术的交叉领域。

背景技术

无线传感器网络是由一堆传感节点设备组成，这些节点能够感知、传输、接受、存 储周边信息，并能够收集温度、光照、压力，音频视频等信息发送给目的节点。对于密集分布 的无线传感网而言，往往以链状、树状、网状及星型等结构开展网络部署与信息交互。这其 中，以多跳多径的簇树状数据收集模式最为典型。随着移动互联网和大数据技术的迅猛发 展，具备感知能力的混合无线传感网，逐渐成为了泛在网络体系的重要前端。如何在现有体 系结构基础上，进一步利用数据融合、数据聚合等方式，提高混合无线传感网的感知数据质 量，已经并必将进一步成为提升其执行效率的关键技术之一。此外，面对数据量更为庞大的 混合无线传感网，如何在规定时间内实现数据的高效传输，避免数据传输时延，同样是需要 重点研究的方向。

无线短距离通信在传感器网络中有大量应用，当一条物理信道的传输能力高于一 路信号的需求时，该信道就可以被多路信号共享，复用就是解决如何利用一条信道同时传 输多路信号的技术，这样可以充分利用信道的频带或者时间资源，提高信道利用率。信号多 路复用有两种常用的方法：频分复用(FDM)和时分复用(TDM)。时分复用通常用于数字信号 的多路传输，它采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，也能达到多路传输的目 的。它是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片(简称时隙)，并将这些时隙 分配给每一个信号源(节点)使用。频分复用可以用于模拟信号和数字信号的多路传输，它 是一种按频率来划分信道的复用方式。在FDM中，信道的带宽被分成多个相互不重叠的频段 (子通道)，每路信号占据其中一个子通道，并且各路之间必须留有未被使用的频带(防护频 带)进行分隔，以防止信号重叠。

传统的节点在数据传输过程中常常采用时分复用技术，即节点按照不同时隙向首 领节点传送采集到的信息。当节点数量较多时，该方法将会耗费大量传输时间，同时首领节 点接收信息延时会变长，从而降低全网工作效率，缩短网络的生命周期。而本发明能够很好 地解决上面的问题，

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足，提供了基于多路复用的无线传感器网 络孩子节点数据传输方法，该方法在孩子节点向首领节点传输信息时采用新的复用技术来 代替以往的时分复用，并能够减少数据传输的时延，提高节点工作效率，从而延长网络生命 周期。该方法在节点传输数据的过程中，以往均采用时分复用的方式，即每个节点占用一个 时隙，在某一时隙内只允许一个节点传输数据，其他节点在这一时隙内均处于等待状态。这 样会造成节点信道利用率不高，在每一时隙始终只有一个节点在工作，从而造成节点数据 传输时延加大。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于多路复用的无线传感器网 络孩子节点数据传输方法，该方法包括：

第一阶段：网络部署阶段

步骤1：让节点分布在边长为L米的正方形区域中，并把两种不同类型的节点部署 在网络中，一种为标量节点，用以感知并收集数据量较小的标量信息；另一种矢量节点，用 以收集数据量较大的矢量信息。

步骤2：距离正方形区域正上方H米处部署一个基站，其用来汇聚正方形区域中所 有收集到的感知信息。

步骤3：由于标量节点只收集一些数据量比较少的信息，而矢量节点收集到的音频 视频信息数据量一般很大，故规定每个特定区域中选择两个标量节点充当首领节点，(即矢 量节点不可充当簇头)分别称为主首领节点和次首领节点。主首领节点负责收集区域中标 量节点上传的数据，次首领节点负责收集区域中矢量节点上传的数据。

第二阶段：网络区域划分阶段