[发明专利]基于逻辑节点的无线传感器网络可靠数据收集方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于逻辑节点的无线传感器网络可靠数据收集方法及装置，其中，方法包括：设置网络层次信息，以将无线传感器网络内所有节点进行层次标记；根据层次标记后的节点构建候选逻辑节点；根据候选逻辑节点选择逻辑节点；以及对逻辑节点进行负载均衡，以收集目标数据。该方法可以去掉无效逻辑节点和冗余逻辑节点，保证尽可能多的节点具有备份转发节点的同时，降低逻辑节点的控制开销，并且可以提高网络的自愈能力，提升网络的可靠性和鲁棒性，均衡能耗，增长网络寿命。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，特别涉及一种基于逻辑节点的无线传感器网络可靠数据收集方法及装置。

背景技术

在无线传感器网络中，传感器节点常常密集布撒于野外自然环境中，节点靠自身携带电池供电，能源有限，节点能量耗尽、自身损坏、数据无法上传等原因都会导致节点失效，影响无线传感器网络中的数据收集。

现有技术中，传感器节点失效是干扰无线传感器网络数据收集的重要因素。目前较为常用的解决方案是通过路由优化来提高无线传感器网络的鲁棒性和自愈能力，这种方法不需要改动网络拓扑，不需要硬件升级。

路由优化策略一般分为中心点冗余策略和多路径冗余策略，中心点冗余策略是指在网络内设置多个中心点，防止中心点能量耗尽或产生故障而导致网络毁坏。多路径冗余策略是指在源节点和汇聚节点之间建立多条冗余路径，一旦路径上某节点故障，可选择其他路径进行数据传递。虽然以上策略都一定程度地缓解了传感器节点能量失效的问题，但是以上的策略通用性受限、控制复杂且未对节点负载均衡进行更多的关注和优化。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于逻辑节点的无线传感器网络可靠数据收集方法，具有提高网络的自愈能力，提升网络的可靠性和鲁棒性，均衡能耗，增长网络寿命的优点。

本发明的另一个目的在于提出一种基于逻辑节点的无线传感器网络可靠数据收集装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于逻辑节点的无线传感器网络可靠数据收集方法，包括以下步骤：设置网络层次信息，以将无线传感器网络内所有节点进行层次标记；根据层次标记后的节点构建候选逻辑节点；根据所述候选逻辑节点选择逻辑节点；以及对所述逻辑节点进行负载均衡，以收集目标数据。

本发明实施例的基于逻辑节点的无线传感器网络可靠数据收集方法，通过将无线传感器网络内所有节点进行层次标记构建候选逻辑节点进一步选择逻辑节点，以达到负载均衡，进而完成收集目标数据的目的，可以去掉无效逻辑节点和冗余逻辑节点，保证尽可能多的节点具有备份转发节点的同时，降低逻辑节点的控制开销，并且可以提高网络的自愈能力，提升网络的可靠性和鲁棒性，均衡能耗，增长网络寿命。

另外，根据本发明上述实施例的基于逻辑节点的无线传感器网络可靠数据收集方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述设置网络层次信息，进一步包括：将sink节点的层次标记初始化为0，并将传感器节点的层次标记初始化为无穷大，且所述sink节点的子节点集初始化为空，并将所述传感器节点的父节点集和子节点集均初始化为空；使所述sink节点向周围节点广播其层次消息0；将接收到所述层次消息0的节点更新层次标记为1，并且将所述sink节点记入其父节点集，并向所述sink节点返回应答；在所述sink节点收到应答后，将应答发送方记入其子节点集CL_sink；使所述层次标记为1的节点继续广播其层次消息1；接收到所述层次消息为1的节点判断自身的层次标记是否大于2，其中，若是，则更新其层次标记为2，且将层次消息发送方记入其父节点集，向所述层次消息发送方返回应答，否则层次标记为2的节点继续广播其层次消息2，直到所述无线传感器网络内所有节点都有层次标记，以L_j表示物理节点v_j的层次标记；当传感器节点收到应答时，将应答发送方记入其子节点集。