CN101179490A - 一种基于事件感知的无线传感器网络选播路由方法 - Google Patents
一种基于事件感知的无线传感器网络选播路由方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于事件感知的选播路由方法，适用基于事件驱动的无线传感器网络，其步骤为：最先感知到兴趣事件的节点广播唤醒包，该包携带跳数信息HOP与选播地址组AD，AD唯一标志兴趣事件的选播地址组。感知到唤醒包中同样的兴趣事件的节点加入选播地址组，取本地节点到目的节点的最小跳数与唤醒包中的HOP的最小值作为新的HOP继续广播；感知到的事件与唤醒包中的兴趣事件不同的节点将唤醒包的生存跳数加1，然后转发；当唤醒包生存跳数大于2，则丢弃，从而找出具有相同选播地址AD的节点组和距目的节点最近的节点作为簇头节点；同组节点将数据发送给簇头节点，簇头节点进行数据融合后沿最短路径将数据发送给目的节点。
Description
技术领域
本发明涉及无线传感器网络路由领域，应用于基于事件驱动机制的无线传感器网络。
背景技术
随着无线通信、电子与传感技术的发展，无线传感器网络引起了广泛的应用。无线传感器由具有传感、数据处理和短距离无线通信功能的传感器组成，在军事国防、环境监测、生物医疗，抢险救灾以及商业应用等领域具有广泛的应用前景。
无线传感器网络是一种结构简单的自组织网络，许多传统的固定网络与移动自组织网络的路由协议不能有效的适用于无线传感器网络，无线传感器网络在区域监测(比如环境监测)时，往往是一种基于事件驱动的通信机制，节点的移动性和事件发生的随机性、路由的维护和重构是复杂的问题。
选播路由的主要优点就是网络配置简单，便于实现与维护分布式网络，利用选播将分组发给事件发生区域“最近”的节点能够减少分组转发的跳数，从而实现节省能量、减少路由表维护的开销。
发明内容
本发明的目的是，针对事件驱动机制的无线传感器网络存在的路由构建问题、事件相关性的数据融合问题，以及由于移动节点带来的路由重构和路由维护问题，提出一种基于事件感知的无线传感器网络选播路由方法，它在实现机制上比较简单，对于保证无线传感器网络的健壮性，可扩展性以及减少能量消耗等方面具有很大的优势。
本发明的技术方案是，所述基于事件感知的无线传感器网络选播路由方法为，利用选播机制将感知到相同兴趣事件的节点划分到同一选播地址组，并且在划分分组的过程中选出分组中距离目的节点(Sink节点)最近的节点作为簇首节点；同组节点将采集到的数据通过数据融合发送给簇头节点，簇头节点通过事先建立的最短路径将数据发送给Sink节点；其步骤如下：
a.初始化及建立最短路径树阶段：所有源节点设置其父节点FATHER_ID＝0，加入处理队列，由Sink节点向其1跳范围邻居广播信息，收到此信息的节点设置FATHER_ID＝Sink，到达Sink节点的距离rs_hop＝1，继续向邻居节点广播，并从处理队列中移除这些节点；处理队列中的节点收到信息后更新自己的父节点信息与跳数信息，继续向邻居节点广播，直到处理队列为空；
b.感知事件阶段：最先感应到兴趣事件的节点向邻居节点广播唤醒包，同时本地保存兴趣事件信息，唤醒包中携带信息包括：包目的节点，该节点到Sink节点的最小跳数HOP，包生存跳数seq＝0，选播地址组AD；
c.成簇及簇头选举阶段：节点收到唤醒包，则感知周围事件，且：
如果节点感知不到任何事件或者感知非同一兴趣事件，节点将唤醒包中的生存跳数信息seq加1，若生存跳数信息大于2，则丢弃该包；否则，转发唤醒包；如果节点已经收到过该唤醒包，则丢弃包；
如果节点感知到同一兴趣事件，则对比本地到Sink节点最小跳数与唤醒包中的跳数HOP的最小值重新加入唤醒包继续向邻居节点广播，节点加入同一选播地址组；
当网络中所有唤醒包被丢弃，具有同一选播地址组的节点加入相同的簇，同时选举到Sink节点跳数最小的节点作为簇头节点；
d.数据汇聚阶段：簇内节点将数据包沿着最短路径将数据汇聚给簇头节点，在此路径上数据进行融合，簇头节点收集到簇内所有数据后将数据沿着步骤1建立的最短路径传送给Sink节点。
以下对本发明做出进一步说明。
根据无线传感器的能量消耗模型，节点的能量消耗大部分集中在通信的能量消耗上，节点为了避免过多通信消耗就必须选择最短的通信路径，同时未参与网络工作的节点应该保持“睡眠”状态，以减少能量的消耗，在基于事件感知驱动的通信机制的传感器网络中，节点的工作情况完全根据事件发生，感知，传送数据的需要而决定，因此，除能感知到事件的节点与传输数据必须参与的节点外，其余的节点应尽可能的保持“睡眠”状态。因此本发明在进行路由设计的时候，将感知到同一兴趣事件的节点归并到同一簇下，利用选播机制选出簇内距离目的节点最近的节点作为簇头节点。簇内非簇头节点将数据发送给簇头节点，由簇头节点沿着事先建立好的最短路径将数据传送给目的节点。
基于事件感知的选播路由方法分为三个阶段：第一为建立最短路径阶段，第二为事件感知成簇阶段，第三为数据汇聚阶段。数据包格式定义如下：
| TYPE | IDsrc | IDdst | IDany | HOP | LEN | DATA |
其中TYPE表示包的类型，IDsrc表示目的节点ID，IDdst表示目的节点ID，IDany表选播地址，LEN表示数据包长度，DATA表示数据，HOP表示跳数。每个节点维护的信息包括节点ID，父节点FATHER_ID，达到Sink节点的时间rs_hop(Reach Sink Hop)以及选播地址AD(Anycast address)。
由以上可知，本发明为基于事件感知的无线传感器网络选播路由方法，它在实现机制上比较简单，对于保证无线传感器网络的健壮性，可扩展性以及减少能量消耗等方面具有很大的优势。
附图说明
图1是本发明最短路径树建立阶段示意图；
图2是本发明事件感知成簇阶段示意图；
图3是本发明数据汇聚阶段示意图；
图4是本发明方法的步骤图。
具体实施方式
图1所示是一种启发式的最短路径树方法，各源节点设置父节点FATHER_ID为0，所有源节点加入处理队列，由目的节点(Sink节点)发起寻找最短路径树的过程，首先由Sink节点向一跳邻居节点发送信息，这些邻居节点设置父节点FATHER_ID等于Sink节点，由这些节点向邻居节点广播信息，同时将这些节点从处理队列中移除。收到信息包的节点更新父节点ID，同时发送信息，从处理队列中移除节点，直到处理队列中没有节点为止。所有源节点只需保留其到达目的节点最短路径上的父节点信息，减少了路由维护的开销。
图2所示成簇阶段与簇头选举阶段。最先感应到兴趣事件的节点向邻居节点广播唤醒包，同时本地保存兴趣事件信息，唤醒包中携带信息包括：包目的节点，该节点到Sink节点的最小跳数HOP，包生存跳数seq＝0，选播地址组AD.节点收到唤醒包，则感知周围事件：如果节点感知不到任何事件或者感知非同一兴趣事件，节点将唤醒包中的生存跳数信息seq加1，若生存跳数信息大于2，则丢弃该包，否则，转发唤醒包；如果节点已经收到过该唤醒包，则丢弃包；如果节点感知到同一兴趣事件，则对比本地到Sink节点最小跳数与唤醒包中的跳数HOP的最小值重新加入唤醒包继续向邻居节点广播，节点加入同一选播地址组。当网络中所有唤醒包被丢弃，具有同一选播地址组的节点加入相同的簇，同时选举到Sink节点跳数最小的节点作为簇头节点。
图3是数据汇聚阶段，每个源节点将数据转发给其父节点，父节点将根据其数据包的特点做如下动作：如果数据包尚未通过簇头节点，那么等待一段时间，直到所有子节点将数据发给其节点，如果数据包已经通过簇头节点，则直接将数据转发给最短路径上的父节点
图4提供了本发明整个方法的步骤，最先感知到兴趣事件的节点广播唤醒包，该包携带跳数信息HOP与选播地址组AD，HOP记录着最先感知兴趣事件的节点到目的节点的最小跳数，AD唯一标志兴趣事件的选播地址组。感知到唤醒包中同样的兴趣事件的节点加入选播地址组，取本地节点到目的节点的最小跳数与唤醒包中的HOP的最小值作为新的HOP继续广播；感知到的事件与唤醒包中的兴趣事件不同的节点将唤醒包的生存跳数加1，然后转发；当唤醒包生存跳数大于2，则丢弃。从而找出具有相同选播地址AD的节点组和距目的节点最近的节点作为簇头节点。同组节点将数据发送给簇头节点，簇头节点进行数据融合后沿最短路径将数据发送给目的节点。
Claims (1)
1.一种基于事件感知的无线传感器网络选播路由方法，其特征是，该方法利用选播机制将感知到相同兴趣事件的节点划分到同一选播地址组，并且在划分分组的过程中选出分组中距离目的节点最近的节点作为簇首节点；同组节点将采集到的数据通过数据融合发送给簇头节点，簇头节点通过事先建立的最短路径将数据发送给Sink节点，其步骤如下：
a.初始化及建立最短路径树：所有源节点设置其父节点FATHER_ID＝0，加入处理队列，由Sink节点向其1跳范围邻居广播信息，收到此信息的节点设置FATHER_ID＝Sink，到达Sink节点的距离rs_hop＝1，继续向邻居节点广播，并从处理队列中移除这些节点；处理队列中的节点收到信息后更新自己的父节点信息与跳数信息，继续向邻居节点广播，直到处理队列为空；
b.感知事件：最先感应到兴趣事件的节点向邻居节点广播唤醒包，同时本地保存兴趣事件信息，唤醒包中携带信息包括：包目的节点，该节点到Sink节点的最小跳数HOP，包生存跳数seq＝0，选播地址组AD；
c.成簇及簇头选举：节点收到唤醒包，则感知周围事件，且：
如果节点感知不到任何事件或者感知非同一兴趣事件，节点将唤醒包中的生存跳数信息seq加1，若生存跳数信息大于2，则丢弃该包；否则，转发唤醒包；若节点已经收到过该唤醒包，则丢弃包；
如果节点感知到同一兴趣事件，则对比本地到Sink节点最小跳数与唤醒包中的跳数HOP的最小值重新加入唤醒包继续向邻居节点广播，节点加入同一选播地址组；
当网络中所有唤醒包被丢弃，具有同一选播地址组的节点加入相同的簇，同时选举到Sink节点跳数最小的节点作为簇头节点；
d.数据汇聚：簇内节点将数据包沿着最短路径将数据汇聚给簇头节点，在此路径上数据进行融合，簇头节点收集到簇内所有数据后将数据沿着步骤1建立的最短路径传送给Sink节点。
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|---|---|
| CN (1) | CN101179490B (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010035933A2 (en) * | 2008-09-23 | 2010-04-01 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Apparatus and method of transmitting packet of node in wireless sensor network |
| CN101478417B (zh) * | 2009-01-16 | 2011-01-05 | 深圳市迈科龙电子有限公司 | 网络信息自动分发和交互的方法 |
| CN101360051B (zh) * | 2008-07-11 | 2011-07-20 | 西安电子科技大学 | 一种能量高效的无线传感器网络路由方法 |
| CN102413058A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-04-11 | 中山大学 | 一种气味路由方法 |
| CN101646233B (zh) * | 2009-09-17 | 2012-05-30 | 浙江大学 | 一种基于分簇的无线传感器数据高效采集方法 |
| CN103716783A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-04-09 | 河海大学 | 基于兴趣和地址组合的无线传感器网络数据查询算法 |
| CN104284387A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-14 | 南京邮电大学 | 一种面向移动传感器网络的分簇路由方法 |
| CN104661185A (zh) * | 2013-11-21 | 2015-05-27 | 富士通株式会社 | 融合树的构建方法、融合数据的收集和传输方法及其节点 |
| CN105792308A (zh) * | 2014-12-23 | 2016-07-20 | 中国民用航空总局第二研究所 | 一种无线传感网节点间的最佳单向通信路径选择方法 |
| CN108966306A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-12-07 | 福建工程学院 | 基于无线传感器网络的事件监测方法及存储介质 |
| CN112085928A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-12-15 | 长威信息科技发展股份有限公司 | 一种基于大数据的城市低洼路段积水应急救援系统 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7590098B2 (en) * | 2004-10-27 | 2009-09-15 | Honeywell International Inc. | Publish/subscribe model in a wireless sensor network |
| KR100659739B1 (ko) * | 2005-01-24 | 2006-12-20 | 엄두섭 | 무선 센서 네트워크의 가상 노드 알고리즘 |
| CN100373886C (zh) * | 2006-05-18 | 2008-03-05 | 上海交通大学 | 基于自适应退避策略的无线传感器网络分布式分簇方法 |
| CN101035040A (zh) * | 2007-02-02 | 2007-09-12 | 南京邮电大学 | 基于多代理协商的无线传感器网络数据收集方法 |
-
2007
- 2007-11-21 CN CN2007100361762A patent/CN101179490B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101360051B (zh) * | 2008-07-11 | 2011-07-20 | 西安电子科技大学 | 一种能量高效的无线传感器网络路由方法 |
| WO2010035933A3 (en) * | 2008-09-23 | 2013-02-28 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Apparatus and method of transmitting packet of node in wireless sensor network |
| WO2010035933A2 (en) * | 2008-09-23 | 2010-04-01 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Apparatus and method of transmitting packet of node in wireless sensor network |
| CN101478417B (zh) * | 2009-01-16 | 2011-01-05 | 深圳市迈科龙电子有限公司 | 网络信息自动分发和交互的方法 |
| CN101646233B (zh) * | 2009-09-17 | 2012-05-30 | 浙江大学 | 一种基于分簇的无线传感器数据高效采集方法 |
| CN102413058A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-04-11 | 中山大学 | 一种气味路由方法 |
| CN102413058B (zh) * | 2011-12-23 | 2014-05-21 | 中山大学 | 一种气味路由方法 |
| CN104661185A (zh) * | 2013-11-21 | 2015-05-27 | 富士通株式会社 | 融合树的构建方法、融合数据的收集和传输方法及其节点 |
| CN104661185B (zh) * | 2013-11-21 | 2019-03-01 | 富士通株式会社 | 一种融合数据传输方法及多跳网络 |
| CN103716783B (zh) * | 2013-12-12 | 2017-01-04 | 河海大学 | 基于兴趣和地址组合的无线传感器网络数据查询算法 |
| CN103716783A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-04-09 | 河海大学 | 基于兴趣和地址组合的无线传感器网络数据查询算法 |
| CN104284387A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-14 | 南京邮电大学 | 一种面向移动传感器网络的分簇路由方法 |
| CN104284387B (zh) * | 2014-09-19 | 2018-04-10 | 南京邮电大学 | 一种面向移动传感器网络的分簇路由方法 |
| CN105792308B (zh) * | 2014-12-23 | 2018-12-25 | 中国民用航空总局第二研究所 | 一种无线传感网节点间的最佳单向通信路径选择方法 |
| CN105792308A (zh) * | 2014-12-23 | 2016-07-20 | 中国民用航空总局第二研究所 | 一种无线传感网节点间的最佳单向通信路径选择方法 |
| CN108966306A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-12-07 | 福建工程学院 | 基于无线传感器网络的事件监测方法及存储介质 |
| CN108966306B (zh) * | 2018-06-12 | 2020-10-16 | 福建工程学院 | 基于无线传感器网络的事件监测方法及存储介质 |
| CN112085928A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-12-15 | 长威信息科技发展股份有限公司 | 一种基于大数据的城市低洼路段积水应急救援系统 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101179490B (zh) | 2011-07-20 |
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