CN103856401A - 数据的传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据的传输方法及装置，在上述方法中，获取传输数据的一条或多条路由，其中，获取传输数据的一条或多条路由的依据包括：一条或多条路由经过的节点的当前能量值；经由获取到的一条或多条路由传输数据。根据本发明提供的技术方案，提高了整个网络的链路传输质量和网络生存周期。

Description

数据的传输方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种数据的传输方法及装置。

背景技术

基于无线体域网的健康监控系统，通过各种类型的无线传感器，采集人体各类生理特征信号并汇聚到中央控制节点，其后通过各种无线通信方式将信息上传至医院中心数据库。长时间不间断地监控数据，可以为医生正确诊断提供充分的信息支持。另外，当突发急性症状，例如：心脏病发作时，监控数据既可以对病人进行本地报警，同时也可以为远端的医院提供报警，以便医院方及时赶到现场进行抢救工作。

对于分布式网络中的各个传感器而言，每个传感器在无线体域网中的功能都不尽相同，由此决定了各个传感器无论是在所采集的数据内容上还是在发送数据的优先等级上都存在着不同的差异。以呼吸、血压、心电以及脑电为例，呼吸和血压的监测数据在绝大多数情况下只需要每1-2小时发送一次；心电数据需要连续监测并且根据不同需求以100Hz-1000Hz的频率对心电数据进行采样和发送；对于脑电则要求更高，需要以5kHz-30kHz的频率进行采样，那么此类数据对于传输带宽和速率的要求将会更高。为了保证数据的传输稳定性、传输质量和效率、节省传输带宽和延长节点的生命周期，在数据的发送和多点传输过程中分布式节点的优先级控制、数据流量控制、多点协作方式和节点的数据融合都具有一定的研究价值。由于无线体域网的特性与相关技术中的无线传感器存在差异，尤其是在单个节点的数据采集与发送上存在着巨大的区别。因此，在分布式节点的多点协作网络层算法上体域网并不能简单套用相关技术中的无线传感器网络相关算法，而有必要作为一个单独的研究重点进行分布式节点多点协作策略研究，从而提高网络的整体性能和降低网络功耗。

目前，相关技术中的集中网络路由协议通常采用最短路由，即最小跳数路由，而没有考虑能量因素，但体域网网络中的节点大部分都是便携式设备，需要由尺寸受限的电池供电，整个网络为能量受限系统，如何节省节点能量，尽可能延长网络的可操控时间逐渐成为衡量路由协议性能的重要指标。

发明内容

本发明提供了一种数据的传输方法及装置，以至少解决相关技术中的集中网络路由协议因不考虑能量因素而难以适用于体域网网络的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种数据的传输方法。

根据本发明的数据的传输方法包括：获取传输数据的一条或多条路由，其中，获取传输数据的一条或多条路由的依据包括：一条或多条路由经过的节点的当前能量值；经由获取到的一条或多条路由传输数据。

优选地，获取传输数据的一条或多条路由包括：根据获取到的一条或多条路由经过的节点的当前能量值预测体域网的网络存活时间；根据预测到的网络存活时间以及一条或多条路由经过的节点中的每个节点的当前能量值与节点自身的最大能量值的比较结果确定传输数据的一条或多条路由。

优选地，经由获取到的多条路由传输数据包括：将数据划分成多个数据片段；经由多条路由分别传输多个数据片段。

优选地，在经由获取到的多条路由传输数据之后，还包括：对多个数据片段进行完整性检测，并将多个数据片段合并成数据。

优选地，在经由获取到的多条路由传输数据之后，还包括：根据网络存活时间判断是否存在一条或多条路由经过的节点中的一个或多个节点的当前能量值与节点自身的最大能量值的比较结果小于预设阈值；如果存在，则重新选取多条路由中除经由一个或多个节点的路由之外的其他路由继续传输数据。

根据本发明的另一方面，提供了一种数据的传输装置。

根据本发明的数据的传输装置包括：获取模块，用于获取传输数据的一条或多条路由，其中，获取传输数据的一条或多条路由的依据包括：一条或多条路由经过的节点的当前能量值；传输模块，用于经由获取到的一条或多条路由传输数据。

优选地，获取模块包括：预测单元，用于根据获取到的一条或多条路由经过的节点的当前能量值预测体域网的网络存活时间；确定单元，用于根据预测到的网络存活时间以及一条或多条路由经过的节点中的每个节点的当前能量值与节点自身的最大能量值的比较结果确定传输数据的一条或多条路由。

优选地，传输模块包括：划分单元，用于将数据划分成多个数据片段；传输单元，用于经由多条路由分别传输多个数据片段。

优选地，上述装置还包括：合并模块，用于对多个数据片段进行完整性检测，并将多个数据片段合并成数据。

优选地，上述装置还包括：判断模块，用于根据网络存活时间判断是否存在一条或多条路由经过的节点中的一个或多个节点的当前能量值与节点自身的最大能量值的比较结果小于预设阈值；选取模块，用于在判断模块输出为是时，重新选取多条路由中除经由一个或多个节点的路由之外的其他路由继续传输数据。

通过本发明，由于在体域网络中所建立的路由需要受到路由所经过节点的当前能量值（即剩余能量）的限制，因此，在获取传输数据的路由时，需要将路由所经过的节点的当前能量值作为一个参考因素，以获取传输数据的一条或多条路由，解决了相关技术中的集中网络路由协议因不考虑能量因素而难以适用于体域网网络的问题，进而提高了整个网络的链路传输质量和网络生存周期。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的数据的传输方法的流程图；

图2是根据本发明优选实施例的体域网络节点及路由示意图；

图3是根据本发明优选实施例的数据分段传输的示意图；

图4是根据本发明优选实施例的体域网络中数据分段传输的帧结构示意图；

图5是根据本发明优选实施例的基于节点能量值进行数据传递的方法的流程图；

图6是根据本发明实施例的数据的传输装置的结构框图；以及

图7是根据本发明优选实施例的数据的传输装置的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是根据本发明实施例的数据的传输方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括以下处理步骤：

步骤S102：获取传输数据的一条或多条路由，其中，获取传输数据的一条或多条路由的依据包括：一条或多条路由经过的节点的当前能量值；

步骤S104：经由获取到的一条或多条路由传输数据。

相关技术中，集中网络路由协议因不考虑能量因素而难以适用于体域网网络。采用如图1所示的方法，由于在体域网络中各个节点基本都是使用电池的微小型终端，因此其能量有限。所建立的路由需要受到该路由所经过节点的当前能量值（即剩余能量）的限制，即体域网络中节点的生存周期往往并不取决于能量最多的节点，而是取决于剩余能量最少的节点。如果长时间使用某条“最优”路由，就有可能使得某些关键节点被过多的消耗而提前失效（相对其它节点，寿命比预期的短），从而影响网络的连通性（例如：该节点恰好是桥节点，那么整个网络就会被划分为若干个子网)，由此缩短了整个体域网络的生存周期。此外，节点能量不足也有可能影响链路的稳定性，甚至使路由发生抖动或者突然断裂，进而影响发射天线的功率，引起节点覆盖范围的变化。因此，在获取传输数据的路由时，需要将路由所经过的节点的当前能量值作为一个参考因素，以获取传输数据的一条或多条路由，解决了相关技术中的集中网络路由协议因不考虑能量因素而难以适用于体域网网络的问题，进而提高了整个网络的链路传输质量和网络生存周期。

优选地，在步骤S102中，获取传输数据的一条或多条路由可以包括以下操作：

步骤S1：根据获取到的一条或多条路由经过的节点的当前能量值预测体域网的网络存活时间；

步骤S2：根据预测到的网络存活时间以及一条或多条路由经过的节点中的每个节点的当前能量值与节点自身的最大能量值的比较结果确定传输数据的一条或多条路由。

在优选实施例中，如果任一节点的当前能量值与该节点的最大能量值的比值小于预设阈值（例如：20%），则需要减少选择经过上述节点的路由传输数据的次数，直到预设数量的网络节点的当前能量值与各个节点的最大能量值的比值均小于预设阈值再重新使用上述暂停使用的节点，选取网络节点的原则为获取最长网络存活时间。

需要说明的是，不但可以根据整个体域网络中各个节点的当前能量值预测体域网的网络存活时间，还可以根据局部体域网络中关键节点的生命周期，例如：心电图（ECG），呼吸（RESP）等节点的工作状况预测体域网的网络存活时间，从而确保关键节点的正常通讯。

优选地，在步骤S104中，经由获取到的多条路由传输数据可以包括以下步骤：

步骤S3：将数据划分成多个数据片段；

步骤S4：经由多条路由分别传输多个数据片段。

在优选实施例中，图2是根据本发明优选实施例的体域网络节点及路由示意图。如图2所示，当前体域网络中共存在4条路由，分别为：

路由1 A—>B—>C—>中心节点；

路由2 A->F->G->中心节点；

路由3 A—>F—>H—>中心节点；

路由4 A—>B—>C—>D—>E—>中心节点。

网络存活时间=min{TA，TB，TC，TD，TE，TF，TG，TH}，即体域网络中各个节点当前能量值所能持续时间的最小值。中心节点对比不同路由，根据网络存活时间和能量节省原则确定传输数据的路由，以实现数据传送节省能量以及延长网络存活时间的目的。

图3是根据本发明优选实施例的数据分段传输的示意图。如图3所示，传感节点A对待传输的数据进行分段，可以划分为：数据片段1，数据片段2，数据片段3以及数据片段4，分别采用如图2中所示的4条路由进行传输，即

传感节点A通过路由A->B->C->中心节点传送数据片段1；

传感节点A通过路由A->F->H->中心节点传送数据片段2；

传感节点A通过路由A->B->C->D->E->中心节点传送数据片段3；

传感节点A通过路由A->F->G—>中心节点传送数据片段4。

优选地，在步骤S104，经由获取到的多条路由传输数据之后，还可以包括以下处理：对多个数据片段进行完整性检测，并将多个数据片段合并成数据。

在优选实施例中，如图3所示，数据从传感节点A经过多条路由传输至中心节点；中心节点将接收到的数据片段1、2、3和4进行合并，同时通过校验确定数据的完整性与准确性。

在本发明的另一个优选实施例中，图4是根据本发明优选实施例的体域网络中数据分段传输的帧结构示意图。如图4所示，一种帧结构，可以满足数据融合需求，不同数据片段通过不同路由进行传输，中心节点接收不同数据片段并在校验数据完整性后进行合并。

优选地，在步骤S104经由获取到的多条路由传输数据之后，还可以包括以下步骤：

步骤S5：根据网络存活时间判断是否存在一条或多条路由经过的节点中的一个或多个节点的当前能量值与节点自身的最大能量值的比较结果小于预设阈值；

步骤S6：如果存在，则重新选取多条路由中除经由一个或多个节点的路由之外的其他路由继续传输数据。

在优选实施例中，图5是根据本发明优选实施例的基于节点能量值进行数据传递的方法的流程图。如图5所示，该流程可以包括以下操作：

步骤S502：传感节点或中心节点选择多条路由；

步骤S504：中心节点根据传感节点能量，预测网络生存周期及其它影响因素，提供最佳路由选择指示；

步骤S506：传感节点通此路由进行数据传送；

步骤S508：体域网中心节点对网络生存周期预测，判断当前正在使用的路由所经过的节点的当前能量值是否小于预设阈值，需要改变传送数据的路由；

步骤S510：体域网中心节点根据网络节点能量状况和预测整体网络生存时间，重新设置传感节点到中心节点的路由，同时传感节点接受此路由设置；

步骤S512：传感节点采用重新设置的路由进行数据传送。

下面结合优选实施例1至优选实施例3对上述优选实施过程做进一步的描述。

优选实施例1

传感节点或中心节点选择多条传送数据的路由。中心节点根据传感节点的当前能量值，预测网络生存周期及其它影响因素，提供了最佳路由选择指示A->F—>G—>中心节点。传感节点通过上述路径进行数据传送。体域网中心节点对网络生存周期进行预测，判断正在使用路由中F节点的当前能量值低于预设阈值，需要改变传送数据的路由。体域网中心节点根据网络节点能量状况以及预测整体网络生存时间，重新设置传感节点到中心节点的路由A->B->C->中心节点，同时传感节点接受该路由设置，并利用重新设置的路由进行数据传送。

优选实施例2

中心节点或者传感节点计算并获取传送数据的一条或者多条路由，其依据在于该一条或者多条路由所经过的节点的当前能量值以及网络存活时间。体内传感器节点（消化道）通过人体组织无线信号传送。体表传感器接收体内传感器的节点数据，并将数据转发至中心节点。中心节点接收到数据。

需要说明的是，中心节点向体域网传感节点发送数据可以依据同样的路由策略。

优选实施例3

运动状态下体域网节点之间或者与中心节点之间的体位可能发生变化，导致网络路由发生变化，例如：手上佩戴的心率计数传感装置在跑步时与身体其它传感器之间的距离发生较大改变。此时，网络路由可以考虑：当传感节点（例如：手部）靠近身体（例如：腰部）时，可以与中心节点直接进行数据的传递；而当手臂抬起时，可以考虑通过其它传感节点以中继方式完成信息交换。

图6是根据本发明实施例的数据的传输装置的结构框图。如图6所示，该数据的传输装置可以包括：获取模块10，用于获取传输数据的一条或多条路由，其中，获取传输数据的一条或多条路由的依据包括：一条或多条路由经过的节点的当前能量值；传输模块20，用于经由获取到的一条或多条路由传输数据。

采用如图6所示的装置，解决了相关技术中的集中网络路由协议因不考虑能量因素而难以适用于体域网网络的问题，进而提高了整个网络的链路传输质量和网络生存周期。

优选地，如图7所示，上述获取模块10可以包括：预测单元100，用于根据获取到的一条或多条路由经过的节点的当前能量值预测体域网的网络存活时间；确定单元102，用于根据预测到的网络存活时间以及一条或多条路由经过的节点中的每个节点的当前能量值与节点自身的最大能量值的比较结果确定传输数据的一条或多条路由。

优选地，如图7所示，上述传输模块20可以包括：划分单元200，用于将数据划分成多个数据片段；传输单元202，用于经由多条路由分别传输多个数据片段。

优选地，如图7所示，上述装置还可以包括：合并模块30，用于对多个数据片段进行完整性检测，并将多个数据片段合并成数据。

优选地，如图7所示，上述装置还可以包括：判断模块40，用于根据网络存活时间判断是否存在一条或多条路由经过的节点中的一个或多个节点的当前能量值与节点自身的最大能量值的比较结果小于预设阈值；选取模块50，用于在判断模块输出为是时，重新选取多条路由中除经由一个或多个节点的路由之外的其他路由继续传输数据。

需要说明的是，图6至图7中所示的各个模块以及各个单元之间相互作用的优选工作方式可以参见图1至图5所示的实施例，此处不再赘述。

从以上的描述中，可以看出，上述实施例实现了如下技术效果（需要说明的是这些效果是某些优选实施例可以达到的效果）：本发明所提供的技术方案基于网络层的多点协作路由算法，提高了整个网络的链路传输质量以及网络生存周期。上述多点协作路由算法将考虑不同类型生命体征监测传感器发送数据的优先级和流量，并且结合节点剩余能量和闲忙度等参数，进行路由选择，从而实现能量负载均衡、数据流量控制和延长整体网络生命周期的目的。由此既可以避免过多的消耗某一条“最优”路由，又可以减小因节点能量不足（发射功率变化导致节点覆盖半径变化）而产生路由抖动的可能性。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数据的传输方法，其特征在于，包括：

获取传输数据的一条或多条路由，其中，获取传输所述数据的所述一条或多条路由的依据包括：所述一条或多条路由经过的节点的当前能量值；

经由获取到的所述一条或多条路由传输所述数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取传输所述数据的所述一条或多条路由包括：

根据获取到的所述一条或多条路由经过的节点的当前能量值预测所述体域网的网络存活时间；

根据预测到的所述网络存活时间以及所述一条或多条路由经过的节点中的每个节点的当前能量值与节点自身的最大能量值的比较结果确定传输所述数据的所述一条或多条路由。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，经由获取到的所述多条路由传输所述数据包括：

将所述数据划分成多个数据片段；

经由所述多条路由分别传输所述多个数据片段。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在经由获取到的所述多条路由传输所述数据之后，还包括：

对所述多个数据片段进行完整性检测，并将所述多个数据片段合并成所述数据。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在经由获取到的所述多条路由传输所述数据之后，还包括：

根据所述网络存活时间判断是否存在所述一条或多条路由经过的节点中的一个或多个节点的当前能量值与节点自身的最大能量值的比较结果小于预设阈值；

如果存在，则重新选取所述多条路由中除经由所述一个或多个节点的路由之外的其他路由继续传输所述数据。

6.一种数据的传输装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取传输数据的一条或多条路由，其中，获取传输所述数据的所述一条或多条路由的依据包括：所述一条或多条路由经过的节点的当前能量值；

传输模块，用于经由获取到的所述一条或多条路由传输所述数据。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：

预测单元，用于根据获取到的所述一条或多条路由经过的节点的当前能量值预测所述体域网的网络存活时间；

确定单元，用于根据预测到的所述网络存活时间以及所述一条或多条路由经过的节点中的每个节点的当前能量值与节点自身的最大能量值的比较结果确定传输所述数据的所述一条或多条路由。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述传输模块包括：

划分单元，用于将所述数据划分成多个数据片段；

传输单元，用于经由所述多条路由分别传输所述多个数据片段。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

合并模块，用于对所述多个数据片段进行完整性检测，并将所述多个数据片段合并成所述数据。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

判断模块，用于根据所述网络存活时间判断是否存在所述一条或多条路由经过的节点中的一个或多个节点的当前能量值与节点自身的最大能量值的比较结果小于预设阈值；

选取模块，用于在所述判断模块输出为是时，重新选取所述多条路由中除经由所述一个或多个节点的路由之外的其他路由继续传输所述数据。

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