[发明专利]一种无线传感网络中动态拓扑的测量方法

摘要

本发明公开了一种无线传感网络中动态拓扑的测量方法。在网络建立阶段，各传感节点向外广播自己的节点ID，并记录其所能接收到的其他传感节点所广播的数据包中的源节点ID，将各源节点ID所对应的传感节点作为自己的邻居节点；各传感节点为其每个邻居节点分配一个序号，各传感节点的所有邻居节点的序号呈等差数列；将每个邻居节点的节点ID与其分配到的序号的映射关系保存起来；各传感节点将其所保存的邻居节点的节点ID与其分配到的序号的映射关系发送给汇聚节点，再由汇聚节点将该映射关系转发给管理服务器；在网络运行阶段执行有传感节点生成并发送数据包、传感节点转发数据包、汇聚节点转发数据包和无线传感网的管理服务器恢复数据包路径信息步骤。

主权项

一种无线传感网络中动态拓扑的测量方法，其特征在于，包括：在无线传感网的建立阶段执行有步骤1至步骤3：步骤1：无线传感网中的每一个传感节点向外广播自己的节点ID，并记录下自己所能接收到的其他传感节点所广播的数据包中的源节点ID，将各所述源节点ID所对应的传感节点作为自己的邻居节点；步骤2：每一个传感节点为自己的每一个邻居节点分配一个序号，各传感节点的所有邻居节点的序号呈等差数列；将每个邻居节点的节点ID与其分配到的序号的映射关系保存起来；步骤3：每一个传感节点将自己所保存的邻居节点的节点ID与其分配到的序号的映射关系发送给汇聚节点，再由汇聚节点将该映射关系转发给无线传感网的管理服务器；在无线传感网的运行阶段执行有传感节点生成并发送数据包步骤、传感节点转发数据包步骤、汇聚节点转发数据包步骤和无线传感网的管理服务器恢复数据包路径信息步骤；所述传感节点生成并发送数据包步骤包括：每个传感节点在自己生成的数据包中额外添加一个数据域，所述数据域包括一个路径特征值和一个溢出标记位，并将该路径特征值和溢出标记位初始化为0；然后将添加有数据域的数据包送入发送队列；所述传感节点转发数据包步骤包括：每个传感节点在转发数据包时，根据被转发的数据包的上一跳传感节点的ID，在该传感节点上所保存的邻居节点的ID与其被分配到的序号的映射关系中，查找到该被转发的数据包的上一跳传感节点所对应的序号；然后将被转发的数据包中的当前路径特征值更新为: M×N1+1+(X1‑Y1) / Z1并判断更新结果是否发生溢出，其中，M表示被转发的数据包中的当前路径特征值，N1表示传感节点的所有邻居节点的数量，X1表示该被转发的数据包的上一跳传感节点所对应的序号, Y1表示传感节点的所有邻居节点所分配到的序号所构成的等差数列的最小项，Z1表示该等差数列的公差；如果更新结果发生溢出，则将被转发的数据包的溢出标记位记为1并将被转发的数据包送入转发队列；如果更新结果未发生溢出，则保持被转发的数据包的溢出标记位记不变并将被转发的数据包送入转发队列；所述汇聚节点转发数据包步骤包括：汇聚节点在转发数据包时，根据被转发的数据包的上一跳传感节点的ID，在汇聚节点上所保存的邻居节点的ID与其分配到的序号的映射关系中，查找到该被转发的数据包的上一跳传感节点所对应的序号；然后将被转发的数据包中的当前路径特征值更新为M×N2+1+(X2‑Y2) / Z2并判断更新结果是否发生溢出，其中，M表示被转发的数据包中的当前路径特征值，N2表示汇聚节点的所有邻居节点的数量，X2表示该被转发的数据包的上一跳传感节点所对应的序号，Y2表示汇聚节点的所有邻居节点所分配到的序号所构成的等差数列的最小项，Z2表示该等差数列的公差；如果更新结果发生溢出，则将被转发的数据包的溢出标记位记为1并将被转发的数据包送入转发队列；如果更新结果未发生溢出，则保持被转发的数据包的溢出标记位不变并将被转发的数据包送入转发队列；所述无线传感网的管理服务器恢复数据包路径信息步骤包括：步骤（1）：无线传感网的管理服务器接收到经由汇聚节点转发而来的当前数据包后，判断所接收到的当前数据包中的溢出标记位的值：如果所接收到的当前数据包中的溢出标记位的值为1，则认为所接收到的当前数据包的路径信息无法恢复而结束对该当前数据包的恢复路径信息步骤；如果所接收到的当前数据包中的溢出标记位的值为0，则认为汇聚节点为该当前数据包的路径信息的最新被恢复出的一跳，并将汇聚节点的节点ID保存，并执行步骤（2）；步骤（2）：所述管理服务器判断所接收到的当前数据包中的路径特征值，如果该当前数据包中的路径特征值为0，则认为该当前数据包的路径信息已恢复完成，将所述管理服务器所保存的被恢复出的每一跳所对应的节点ID所组成的节点ID序列的逆序序列作为该当前数据包的传输路径，并结束对该当前数据包的恢复路径信息步骤；如果该当前数据包中的路径特征值不为0，则执行步骤（3）；步骤（3）：根据公式X3=M%N3×Z3 + Y3 ‑ Z3计算序号X3的值，其中，M表示所述管理服务器所接收到的当前数据包中的路径特征值；N3表示所述管理服务器所接收到的当前数据包的路径信息的最新被恢复出的一跳所对应的节点的邻居节点的数量；Y3表示所述管理服务器所接收到的当前数据包的路径信息的最新被恢复出的一跳所对应的节点的所有邻居节点所分配到的序号所构成的等差数列的最小项；Z3表示所述管理服务器所接收到的当前数据包的路径信息的最新被恢复出的一跳所对应的节点的所有邻居节点所分配到的序号所构成的等差数列的公差；若X3的值等于Y3 ‑ Z3，则将X3的值更新为：N3×Z3+Y3 ‑ Z3；步骤（4）：在所述管理服务器所接收到的当前数据包的路径信息的最新被恢复出的一跳所对应的节点所保存的邻居节点的节点ID与其分配到的序号的映射关系中，查找序号X3所对应的节点ID；将查找到的节点ID所对应的邻居节点作为该当前数据包的路径信息的最新被恢复出的一跳，并将该邻居节点的节点ID保存，同时，将该当前数据包中的路径特征值更新为：(M‑1‑(X3‑Y3)/Z3) / N3，并返回执行所述步骤（2）。