[发明专利]一种基于树的无线传感器网络数据收集方法

说明书

本发明提供了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：第二步、数据的回传过程。本发明将查询请求的传递与数据回传结构的建立有机结合起来，通过使用一种洪泛避免的方法传递查询请求，建立起一棵以sink节点为根的、包含最少中间节点的查询转发树，作为数据回传结构。本发明具有较高的数据采集效率和较低的存储开销，能够满足提高无线传感器网络数据聚合效率，同时延长网络生命周期的要求。

技术领域

本发明针对无线传感器网络(英文简称为WSNs)在数据收集中，为减少冗余数据的传输耗能、降低延迟等问题，需要使用数据聚合技术，而提出的一种基于树的无线传感器网络数据收集方法。本发明适用于WSNs、VANETs、ad hoc网络、无线网络通信领域。

背景技术

无线传感器网络由于具有部署灵活及信息获取精度高、可靠性强、经济性好等特点，在军事侦察、环境监测、智能建筑、交通运输等领域具有广阔的应用前景，是目前信息技术领域的一个热点研究方向。无线传感器网络中的数据收集需要通过节点间的有机协作完成，由于传感器节点由电池供电，仅具有有限的计算、通信及能量等资源，所以数据收集需要解决的一个重要问题是如何节省能量，以延长无线传感器网络的生命周期。考虑到在无线传感器网络中，通信的代价比计算的代价高几个量级，所以数据收集过程中常采用数据聚合技术，尽量减少传网络中的总传输次数。

数据聚合技术，即节点利用本地处理能力，先对采集到的或接收到的其它传感器节点发送的数据进行网内处理，消除冗余信息，然后再传输处理后的数据。由于多个传感器节点对同一事件采集到的数据是相同或相近的，并且数据回传存在一定的重复路径，所以使用数据聚合技术可以有效节省传感器网络的能量。数据聚合技术面临的问题是：选择何种结构回传采集的数据，才能使总的分组回传次数最少。一种实现该任务的最简单方法是直接传送[Estrin D.Next century challenges：Scalable coordination in sensornetworks.In：Proc.of the MobiCOM’99.1999.263-270]，即网络中的每个节点把收集的数据直接传送给基站。此后一些以节约能量为目的的算法以此为基础相继被提出来；Estrin等人于文献[Krishnamachari B，Estrin D，and Wicker S.Modeling data-centricrouting in wireless sensor networks.USC Computer Engineering Technical ReportCENG，2002：02-14.]提出，在一次数据回传中，最优的数据聚合结构为包含所有源传感器节点及sink节点的最小Steiner树，当sink节点的位置任意时，求解上述问题为一个NP问题。