[发明专利]无线传感器网络场景下一种实时感知网络状态的方法

说明书

本发明涉及一种无线传感器网络场景下一种实时感知网络状态的方法，用于解决现有的无线传感器网络无法同时将数据和网络状态实时传输到汇聚节点的问题。首先根据现有的网络拓扑图生成一个静态的链路连接图，采用邻接矩阵表示法生成一个初始化的链路状态信息表；然后将内容数据域和更新后的消息头整合拼接起来发送给下一跳，直到到达SINK汇聚节点；更新网络链路状态信息表，进行全网状态感知。本发明在无线传感器网络场景下将数据与相应链路的网络状态进行绑定传输，最终生成一个实时更新的全局网络链路状态信息表，实现全网状态可视化。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体涉及无线传感器网络场景下一种实时感知网络状态的方法

背景技术

传统物联网的基本构架包括三个层次:一是信息感知层，由检测区域的传感器感知节点来感知目标因子，将所有采集到的信息发送给汇聚节点，汇聚节点接收传感器采集的信息并转换为数字信息发送到互联网上；二是应用管理层，管理中心可以接受、存储和分析信息感知层获取的数据，并发出操作指令，实现远程控制；三是信息传输层，以互联网作为桥梁将上述两个层次链接起来实现信息的互通。

本发明主要应用于信息感知层中感知结点将数据发送给汇聚节点的过程。在监测区域基于单片机硬件安装的多个感知节点利用Zig Bee技术组成无线传感网络，数据的采集和传输都以字符为单元，传送数据的同时实时监测网络工作状态信息，所属的网络工作状态信息在本文中指传输时间和节点能量信息。最终将采集到的信息发送至汇聚节点进行处理，形成实时的链路状态信息表。目标是让物联网能够在收集环境数据的同时获取实时网络信息，便于观察各个路径的传输状态，为下一次数据传输的可靠性奠定基础。

在无线传感器网络中,传感器节点将采集到的数据通过多跳自组织的形式先传给汇聚节点,，然后由汇聚节点通过无线或者有线通信传送到互联网上,并最终传给网络另一端的管理中心。

现有的无线传感器网络研究大多对于网络状态的监控比较弱，更关注于数据的传输方法而忽略了网络状态的传输。就算是考虑到了网络状态信息的传输，基本也是通过带外网络遥测(Out-band Network Telemetry，简称ONT)的方式。

ONT是通过监控设备单独发送探测报文，从而收集链路状态信息，这种类似于在网络中部署一套长PING设备，通过PING网络中不同设备和主机，从而判断网络链路是否可达，在网络监控中普遍应用。但是问题在于这种网络探测结果并不准确。原因有三：一是探测报文并不能覆盖所有转发路径和表项，有的网络链路故障不仅仅是一条转发表项出问题，而探测报文只能走一条转发表项，大概率发现不了网络故障；二是探测报文的特征和业务流量不同，PING、TCP，UDP等类型并不能覆盖所有业务流量类型，比如组播业务，各种隧道封装业务，视频大包业务等，简单地周期性发一些探测报文并不是完全发现具体业务问题；三是报文探测报文虽少，但仍会占用少量带宽，造成网络带宽的一些浪费，探测报文的优先级和多业务类型的优先级也不尽相同，这样走的优先队列通道也不同，从而很难发现所有优先级队列里的网络问题；四是探测报文是独立于数据传输之外的，双方走的通道不同，传输到汇聚节点的时间不同，很有可能造成消息时延，无法实时的进行网络状态的统计传输。

发明内容

本发明针对现有的无线传感器网络无法同时将数据和网络状态实时传输到汇聚节点的问题，提出一种在无线传感器网络场景下能够将数据与相应链路的网络状态进行绑定传输，从而进行实时感知网络状态的一种方法，最终生成一个实时更新的全局网络链路状态信息表，实现全网状态可视化。具体技术内容如下：

(一)初始化链路状态信息表