无线传感器网络中数据采集传输的可靠性保障方法

摘要

本发明公开了一种无线传感器网络中数据采集传输的可靠性保障方法，包括传感器网络中各传感器节点采用基于动态工作周期调整的高可靠网络组织方法和传感器网络中各传感器节点之间及与汇聚节点之间采用基于2阶段重传的高可靠数据传输方法。在网络组织可靠性保障方面，将传感器节点的工作模式划分为正常工作和网络修复两种模式，并通过动态工作周期调整保证节点在两种模式下都能进行间歇工作，从而同时保证节点低功耗特性和快速网络修复能力。在数据传输可靠性保障方面，采用了基于2阶段重传的高可靠数据传输方法，保证在出现数据传输错误甚至链路中断时的数据完整性，并将数据传输错误对于数据实时性的影响降至最低。

主权项

1.一种无线传感器网络中数据采集传输的可靠性保障方法，其特征在于：设置无线传感器网络中的传感器节点进行周期性唤醒/休眠的间歇工作；设置无线传感器网络中的传感器节点的两种工作模式：正常工作模式和网络修复模式；传感器节点处于正常工作模式时的工作周期为T_NC，活动时间为T_NA，在活动时间T_NA内传感器节点进行网络组织，数据采集、发送和转发；传感器节点处于网络修复模式时的工作周期为T_RC，活动时间为T_RA，在活动时间T_RA内传感器节点进行数据采集，同时进行信道监听以捕获周期性信标；所述的可靠性保障方法包括：1)传感器网络中各传感器节点采用基于动态工作周期调整的高可靠网络组织方法，包括以下步骤：(1)传感器网络中的传感器节点休眠时间结束后唤醒，传感器节点处于网络修复模式或正常工作模式；(2)判断传感器节点是否连续数个周期未收到周期性信标，若是，执行步骤(4)，若否，执行步骤(3)；(3)传感器节点维持正常工作模式，设置传感器节点的活动时间为T_NA，直至活动时间结束，即T_NA为0；执行步骤(6)；(4)传感器节点维持或进入网络修复模式，设置传感器节点的活动时间为T_RA，T_RA满足以下公式：T_RA＝T_NC；(5)判断传感器节点在活动时间T_RA内是否捕获到周期性信标，若是，则返回正常工作模式活动，并将剩余活动时间设为0；执行步骤(6)；若否，传感器节点在网络修复模式下活动直至活动时间结束，即T_RA为0；执行步骤(6)；(6)判断传感器节点所处的模式，若传感器节点处于正常工作模式，则设置传感器节点的休眠时间为T_NC-T_NOW，其中T_NOW为在活动时间内用去的时间；若传感器节点处于网络修复模式，则设置休眠时间为T_RC-T_NOW；T_RC由公式计算得到，其中T_RC(i)表示经过连续i个T_RC无法找到网络后的T_RC，T_max是一个用于防止过慢网络恢复速度的阈值；(7)传感器节点休眠，直至休眠时间唤醒；2)传感器网络中各传感器节点之间及与汇聚节点之间采用基于2阶段重传的高可靠数据传输方法，包括以下步骤：(1)传感器网络中的传感器节点休眠时间结束后唤醒，判断安全失败缓存中是否有数据；若有，传感器节点从安全失败缓存中读取数据，与本周期内的数据融合后执行步骤(2)；若无，执行步骤(2)；(2)传感器节点开始尝试发送数据；(3)判断传感器节点数据是否发送成功，若是，执行步骤(4)；若否，执行步骤a；a传感器节点立即重新尝试发送数据，在周期内数据发送次数的阈值内，若数据发送成功则转到步骤(4)，若数据发送失败重复步骤a数次，直至达到周期内数据发送次数的阈值，执行步骤b；b传感器节点通过二级缓存方法将数据存储在安全失败缓存中，执行步骤(4)；(4)传感器节点休眠，直至休眠时间结束进入下一个活动周期，并唤醒。