[发明专利]一种基于树的无线传感器网络数据收集方法

权利要求书

1.一种基于树的无线传感器网络数据收集方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、构成一棵以sink节点为根的FNS树，包括以下步骤：

步骤1.1、当用户欲通过无线传感器网络获取信息时，sink节点先计算自己的转发节点集合FNS，依据转发节点集合FNS生成FNS节点列表，然后广播带有该FNS节点列表的查询请求消息QREQ；

步骤1.2、当sink节点的某个一跳邻节点收到查询请求消息QREQ后，则判断查询请求消息QREQ是否为重复查询请求，若是，则反馈错误标志FALSE，若不是，再判断当前一跳邻节点是否在转发节点集合FNS中，若不在，则反馈错误标志FALSE，若在，则计算当前一跳邻节点自己的转发节点集合FNS，将计算得到的转发节点集合FNS替换查询请求消息QREQ中已有的转发节点集合FNS，根据当前一跳邻节点在步骤1.1计算得到的转发节点集合FNS中的位置，延迟一个成正比的时间后广播转发节点集合FNS更新后的查询请求消息QREQ；

步骤1.3、重复步骤1.2直至得到离sink节点远近不同的一系列转发节点集合FNS，构成一棵以sink节点为根的FNS树；

第二步、数据的回传过程

当源传感器节点采集到与查询相关的数据时，若当前源传感器节点不是FNS树中的节点，则向当前源传感器节点至sink节点路径上的上一跳节点，即FNS树中的某个节点回传数据；若当前源传感器节点是FNS树中的节点，则先等待并选择合适的时机进行数据聚合，若超过最大等待时间则结束等待，若在最大等待时间内有合适的时机进行数据聚合，则对已经收到的数据分组执行应用所要求的数据聚合处理，然后将聚合后的数据发送至自己在FNS树中的上一跳节点，如此循环，最后将聚合后的数据回传至sink节点。

2.如权利要求1所述的一种基于树的无线传感器网络数据收集方法，其特征在于，所述第一步中，在所述FNS节点列表中，较早选出的、具有较多一跳邻节点的节点排列在较晚选出的、具有较少一跳邻节点的节点前边。

3.如权利要求1所述的一种基于树的无线传感器网络数据收集方法，其特征在于，所述第一步中，将sink节点或当前一跳邻节点定义为节点x，则计算节点x的转发节点集合FNS的步骤包括：

步骤1、获得节点x的一跳邻节点集合A⁽¹⁾及两跳邻节点集合A⁽²⁾；

步骤2、判断当前两跳邻节点集合A⁽²⁾是否为非空集合，若是，则进入步骤3，若不是，则反馈得到的转发节点集合FNS；

步骤3、从一跳邻节点集合A⁽¹⁾中选择任意一个节点y；

步骤4、若|N(y)∩A⁽²⁾|为最大值且E_y≥E_threshold，则进入步骤5，否则，返回步骤3重新挑选一个节点y，其中，N(y)＝{z|y∈A⁽¹⁾，e(y，z)∈E，hop(z)＝hop(x)+2}，式中，z表示某个节点，e(y，z)表示节点y、z间的边，E表示所有能够直接通信的节点之间的连线，hop(x)表示节点x至sink节点的跳数；E_y表示节点y的剩余能量；E_threshold表示门限值；

步骤5、将两跳邻节点集合A⁽²⁾更新为A⁽²⁾-N(y)，转发节点集合FNS更新为FNS+{y}，一跳邻节点集合A⁽¹⁾更新为A⁽¹⁾-{y}，返回步骤2。

4.如权利要求1所述的一种基于树的无线传感器网络数据收集方法，其特征在于，所述第二步中，数据聚合时机的选择采用以下方法：

选择当节点收到自己所有子FNS节点的数据后执行相应的聚合操作，同时为了防止部分子FNS节点不参与该次数据采集或转发，通过分析已经接收到数据包的时间优先级要求或周期性监测应用中的历史信息，决定执行聚合操作前的最大等待时间。

5.如权利要求1所述的一种基于树的无线传感器网络数据收集方法，其特征在于，还包括FNS树的维护，包括以下步骤：

采用软状态的方法维护FNS树，每个FNS树的节点均有一定的有效期，超时自动失效，若在周期性数据采集中使用TBDCS，则sink节点周期性发送查询请求消息QREQ，重建FNS树，FNS树中的节点保存多个上一跳节点的信息，在当前上一跳节点失效时进行FNS树的局部修复。