CN104735788B - 无线传感器网络及构建方法、数据传输调度方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种无线传感器网络及该无线传感器网络的网络拓扑构建方法、应用于该无线传感器网络的数据传输调度方法和装置。所述无线传感器网络包括N个传感器节点和1个汇聚节点，其中，所述N个传感器节点被分为n组，每一组传感器节点被分为N_branch个分支，所述N_branch为在所述无线传感器网络中可并行调度的最大分支数；对应每组传感器节点的各个分支上的传感器节点的数量相等或相差预定数，并且两个相邻分支之间的角度为360°/N_branch。在本发明实施例所提出的树形拓扑的无线传感器网络中，应用本发明实施例的数据传输调度方法，可以提高调度效率。

Description

无线传感器网络及构建方法、数据传输调度方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线传感器网络及该无线传感器网络的网络拓扑构建方法、应用于该无线传感器网络的数据传输调度方法和装置。

背景技术

在无线传感器网络中，典型的业务是sink（汇聚节点）收集大量传感器节点产生的数据。这种多对一业务被称为汇聚播。许多TDMA（Time Division Multiple Access，时分多址）调度算法被设计用于满足树形拓扑中的汇聚播。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

发明人在实现本发明的过程中发现，任何一种TDMA调度的吞吐量都取决于拓扑，然而什么样的树形拓扑具有较佳的吞吐量，至少需要多少时隙，这些问题还没有被解决。

本发明实施例提供一种无线传感器网络及该无线传感器网络的网络拓扑构建方法、应用于该无线传感器网络的数据传输调度方法和装置，以提高调度效率。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种无线传感器网络，所述无线传感器网络包括N个传感器节点和1个汇聚节点，其中，

所述N个传感器节点被分为n组，每一组传感器节点被分为N_branch个分支，所述N_branch为在所述无线传感器网络中可并行调度的最大分支数；

对应每组传感器节点的各个分支上的传感器节点的数量相等或相差预定数，并且两个相邻分支之间的角度为360°/N_branch。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种无线传感器网络的网络拓扑构建方法，所述无线传感器网络包括N个传感器节点和1个汇聚节点，其中，所述方法包括：

根据干扰半径计算在无线传感器网络中可并行调度的最大分支数；

将所述N个传感器节点分为n组；

根据所述最大分支数和所述分支的组数构建汇聚播树，包括：使所述汇聚节点位于所述无线传感器网络所在区域的中央，将每一组传感器节点分为N_branch个分支，所述N_branch为所述在无线传感器网络中可并行调度的最大分支数，对应每组传感器节点的各个分支上的传感器节点的数量相等或相差预定数，并且两个相邻分支之间的角度为360°/N_branch。

根据本发明实施例的第三方面，提供了一种传感器节点，其中，所述传感器节点包括：

确定单元，其确定所述传感器节点所在传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述传感器节点的发送状态序号以及接收状态序号；

调度单元，其从所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙开始，以所述最小调度状态数对应的时隙为周期，重复以下操作：在每个周期内，在所述发送状态序号对应的时隙发送数据包，在所述接收状态序号对应的时隙内接收数据包，在其余时隙内保持空闲状态。

根据本发明实施例的第四方面，提供了一种应用于无线传感器网络的数据传输调度方法，其中，所述方法包括：

传感器节点确定所述传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述传感器节点的发送状态序号以及接收状态序号；

所述传感器节点从其所在分支组的调度开始时隙开始，以所述最小调度状态数对应的时隙为周期，重复以下操作：在每个周期内，在所述发送状态序号对应的时隙发送数据包，在所述接收状态序号对应的时隙内接收数据包，在其余时隙内保持空闲状态。

根据本发明实施例的第五方面，提供了一种汇聚节点，其中，所述汇聚节点包括：

计算单元，其根据所述汇聚节点所在传感器网络的拓扑信息计算所述传感器网络的最小调度状态数以及所述传感器网络的各分支组的调度开始时隙；

调度单元，其在所述传感器网络的各分支组的调度开始时隙，调度各分支组内的传感器节点的数据传输。

根据本发明实施例的第六方面，提供了一种应用于无线传感器网络的数据传输调度方法，其中，所述方法包括：

汇聚节点根据所述传感器网络的拓扑信息，计算所述传感器网络的最小调度状态数以及所述传感器网络的各分支组的调度开始时隙；

所述汇聚节点在各分支组的调度开始时隙，调度各分支组内的传感器节点的数据传输。

所述汇聚节点在各分支组的调度开始时隙，调度各分支组的数据传输。

根据本发明实施例的第七方面，提供了一种无线传感器网络，其中，所述网络包括前述的汇聚节点，以及多个前述的传感器节点。

本发明的有益效果在于：在本发明实施例所提出的树形拓扑的无线传感器网络中，应用本发明实施例的数据传输调度方法，可以提高调度效率。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是无线传感器网络中的树形拓扑示意图；

图2是在树形拓扑中2R干扰模型的示意图；

图3是本发明实施例的网络拓扑构建方法示意图；

图4是在相邻分支间的3R流间无干扰模型的示意图；

图5是在相邻分支间的mR流间无干扰模型的示意图；

图6是围绕sink节点的2R流间干扰示意图；

图7是通过本实施例的方法构建的无线传感器网络的树形拓扑示意图；

图8是本发明一实施例的数据传输调度方法示意图；

图9是数据传输调度方法的一个实施方式的信息交互示意图；

图10是数据传输调度方法的另一个实施方式的信息交互示意图；

图11是数据传输调度方法的再一个实施方式的信息交互示意图；

图12是树形拓扑中的五个状态切换调度示意图；

图13是本发明实施例的传感器节点的组成示意图；

图14是本发明实施例的传感器节点的构成示意图；

图15是本发明另一实施例的数据传输调度方法示意图；

图16是本发明实施例的汇聚节点的组成示意图；

图17是本发明实施例的汇聚节点的构成示意图；

图18是本发明实施例的传感器网络的构成示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

在一个无线传感器网络（WSN）中，每个传感器节点产生数据，唯一的sink节点收集这些数据，由此，每个传感器节点维护一个指向sink节点的路由，并且这些路由构成了一棵树，该sink节点是这棵树的根，如图1所示。

在本发明实施例中，假设一个树形拓扑由一个sink节点和N个传感器节点构成，每个传感器节点在同一时间（例如时间0）产生一个数据包，sink节点是所有数据包的目的地，并且，如果传输半径为R，而干扰半径是传输半径的m倍，也即mR。

由于TDMA传输必须是无干扰的。为了避免干扰，首先要定义干扰模型。在树形拓扑中存在两种干扰：流间干扰和流内干扰。流内干扰发生在一个路由内，如图2所示，A的发送干扰C的接收。流间干扰发生在不同路由，如图2所示，如果D和F的距离小于2R，则D的发送干扰F的接收。

对于固定数量的传感器节点，本发明实施例提供了一种构建无线传感器网络的树形拓扑（简称为网络拓扑）的方法及构建出来的无线传感器网络，以下结合附图对该实施例的方法和网络进行说明。

实施例1

本发明实施例提供了一种无线传感器网络的网络拓扑构建方法，该无线传感器网络包括N个传感器节点和1个汇聚节点，图3是该方法的流程图，请参照图3，该方法包括：

步骤301：根据干扰半径计算在无线传感器网络中可并行调度的最大分支数；

步骤302：将所述N个传感器节点分为n组；

步骤303：根据所述最大分支数和所述分支的组数构建汇聚播树，包括：使所述汇聚节点位于所述无线传感器网络所在区域的中央，将每一组传感器节点分为N_branch个分支，所述N_branch为所述在无线传感器网络中可并行调度的最大分支数，对应每组传感器节点的各个分支上的传感器节点的数量相等或相差预定数，并且两个相邻分支之间的角度为360°/N_branch。

通过本实施例的上述方法构建的无线传感器网络，可以保证汇聚节点（sink）具有较佳的吞吐量，且能以较少的时隙完成汇聚播。

在本实施例中，以传输半径为R，干扰半径为mR（m为整数，且m=1,2,3,…）为例，也即干扰半径是传输半径的m倍。

在步骤301中，可并行调度的最大分支数表示为N_branch，图4为3跳节点在相邻分支间的流间无干扰模型的示意图，图5为MR跳节点在相邻分支间的流间无干扰模型的示意图，如图4-图5所示，对任意两个分支（由分支1和分支2指示），分支1上的x跳链路以(Tx_x,Rx_x)表示，分支2上的y跳链路以(Tx_y,Rx_y)表示。则两个分支之间的最小角度决定性链路对为：

也即，分支1上跳数小于x的链路和分支2上跳数小于y的链路不能在相同的时隙被同时调度。

为了保证该决定性链路对无干扰，x跳链路和y跳链路同时满足两个需求：

（1）Rx_x和Tx_y之间的距离大于mR；

（2）Tx_x和Rx_y之间的距离大于mR。

如果以上两个需求被满足，分支1上跳数不小于x的链路与分支2上跳数不小于y的链路可以在相同的时隙被同时调度。

以α指示两个并行调度分支之间的最小角度，α可以通过公式（2）计算。

合并公式（1）和（2），可并行调度的最大分支数N_branch可以通过公式(3)计算获得。

因此，在本实施例的步骤301中，可以首先根据干扰半径计算可并行调度的两个分支之间的最小夹角，例如根据公式（1）和（2）计算可并行调度的两个线性拓扑分支之间的最小夹角α。当两个线性拓扑分支之间的夹角大于α时，这两个分支能够被并行调度，并且可以实现无干扰传输。而后再根据所述最小夹角确定可并行调度的最大分支数，例如根据公式（3）计算可并行调度的最大分支数。

以上以公式（1）-（3）为例对步骤301根据干扰半径计算可并行调度的最大分支数做了说明，但本实施例并不以此作为限制，任何根据干扰半径计算可并行调度的最大分支数的方式都可以用于实施步骤301。

在步骤302中，将N个传感器分为n组，每组中传感器的数量为：N_branch G_i(i=1,2,…n-1)，N_branch G_n+Nmod N_branch。其中，N_branch G₁+N_branch G₂+N_branch G₃+…+N_branchG_n-1+N_branch G_n+Nmod N_branch=N，G_i≥2，并且G_i为整数，i=1,2,…,n。

在本实施例中，由于划分为多少组合适以及每组多大取决于申请要求，例如，多大区域被覆盖，传感器放置的多密集，因此对于传感器的划分方法不做限制。

在步骤303中，构建汇聚播树首先使sink位于整个无线传感器网络的区域的中央，然后将每个传感器组分为N_branch个分支，在各个分支上的传感器数量相等或者相差预定数，并且两个相邻分支之间的角度为360°/N_branch。由此构建的汇聚播树，可以实现较佳的吞吐量。

在由此构建的汇聚播树的一个实施方式中，对于对应每组传感器的N_branch个分支中的任意两个相邻分支，从一个分支上的x跳传感器到另一个分支上的（y-1）跳传感器的距离大于mR，并且，从一个分支上的（x-1）跳传感器到另一个分支上的y跳传感器的距离大于mR，由此可以克服该汇聚播树的流间干扰。其中，x、y、R以及m的含义与前述相同，在此不再赘述。

在由此构建的汇聚播树的一个实施方式中，每个分支为线性拓扑，且以所述汇聚节点为根，在每个分支上，任意两跳之间的距离大于R，由此可以克服该汇聚播树的流内干扰。其中，R的含义与前述相同，在此不再赘述。

由此构建的汇聚播树由n个分支组构成，n是整数，且n≥1，在本实施例中，对任意两个分支组之间的位置关系没有要求。

通过本实施例的方法构建的无线传感器网络，可以获得较佳的吞吐量。

本发明实施例还提供了一种无线传感器网络，如下面的实施例2所述，由于该无线传感器网络是通过实施例1的方法构建的，因此其具体的实施可以参照实施例1的方法的实施，内容相同之处不再重复说明。

实施例2

本发明实施例提供了一种无线传感器网络，该无线传感器网络包括N个传感器节点和1个汇聚节点，其中，该N个传感器节点被分为n组，每一组传感器节点被分为N_branch个分支，N_branch为在该无线传感器网络中可并行调度的最大分支数；在该无线传感器网络中，对应每组传感器节点的各个分支上的传感器节点的数量相等或相差预定数，并且两个相邻分支之间的角度为360°/N_branch。

在一个实施方式中，如果干扰半径为传输半径的m倍，则可并行调度的最大分支数N_branch为：

其中，其中，

在一个实施方式中，每组传感器节点的数量为：

N_branch G_i(i=1,2,…n-1)，N_branch G_n+Nmod N_branch；

其中，N为N_branch G₁+N_branch G₂+N_branch G₃+…+N_branch G_n-1+N_branch G_n+NmodN_branch，G_i≥2，并且G_i为整数，i=1,2,…,n。

在一个实施方式中，对于对应每组传感器的N_branch个分支中的任意两个相邻分支，从一个分支上的x跳传感器到另一个分支上的（y-1）跳传感器的距离大于mR，并且，从一个分支上的（x-1）跳传感器到另一个分支上的y跳传感器的距离大于mR。其中，x、y、m以及R的含义如前所述，在此不再赘述。

在一个实施方式中，每个分支为线性拓扑，且以所述汇聚节点为根。并且，在每个分支上，任意两跳之间的距离大于R。

本实施例的无线传感器网络，可以获得较佳的吞吐量。

为了使实施例1和实施例2更加清楚易懂，下面以2R干扰范围为例，结合附图说明按照实施例1的方法构建汇聚播树及构建出的汇聚播树形拓扑的无线传感器网络。

图6为围绕sink的2R流间干扰示意图，如图6所示，首先计算N_branch，根据公式（1），x为2，y为1，根据公式（2），α为75.5°，并且N_branch为4。其次，N个传感器被分为n组，每一组具有4个分支，在每一组传感器的数量为：4X_i(i=1,2,…n-1)，4X_n+Nmod4。其中，4X₁+4X₂+4X₃+…+4X_n-1+4X_n+Nmod4=N，X_i≥2，X_i为整数，i=1,2,…,n。最后构建汇聚播树，首先，使sink位于区域的中心；然后，每个分支以sink为根，每个分支为线性拓扑，在每个分支上，任意两跳的距离大于R；最后，每个传感器组被分为四个分支，在该四个分支上传感器的数量互相相等，并且两个相邻分支之间的角度为90°，对于任意两个相邻分支，从一个分支上的1跳传感器节点到另一个分支上的2跳传感器节点的距离大于2R。通过本实施例的方法构建的该树形拓扑的无线传感器网络由n个分支组构成，本实施例对于任意两个分支组之间的位置关系没有要求。

根据以上传感器的划分方法，传感器组n具有4X_n+Nmod4个传感器。如果Nmod4不为0，则组n不能被划分为4个传感器数量相等的分支。在这种情况下，Nmod4个分支具有X_n+1个传感器，并且(4-Nmod4)个分支具有X_n个传感器。

图7为干扰半径是传输半径的2倍，也即在2R干扰范围的情况下，根据本实施例的方法构建的汇聚播树形拓扑的一个例子，如图7所示，在该例子中，假设网络中共有42个传感器，这些传感器被分为2组。组1具有16个传感器，组2具有26个传感器。组1进一步分为4个分支，每个分支具有4个传感器。组2被分为4个分支，分支5和分支7每个具有6个传感器，分支6和分支8每个具有7个传感器。每个分支都是线性拓扑，任意2跳之间的距离大于R。在每一组，任意两个相邻分支之间的角度为90°。并且，任意两个相邻分支满足从一个分支上的1跳传感器节点到另一个分支上的2跳传感器节点的距离大于2R，例如，节点5和节点10之间的距离大于2R。

实施例3

本发明实施例还提供了一种数据传输调度方法，该方法可以应用于通过实施例1的方法构建的无线传感器网络，也即实施例2的无线传感器网络。图8是该方法的流程图，请参照图8，该方法包括：

步骤801：传感器节点确定所述传感器网络最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述传感器节点的发送状态序号以及接收状态序号；

步骤802：所述传感器节点从其所在分支组的调度开始时隙开始，以所述最小调度状态数对应的时隙为周期，重复以下操作：在每个周期内，在所述发送状态序号对应的时隙发送数据包，在所述接收状态序号对应的时隙内接收数据包，在其余时隙内保持空闲状态。

在本实施例中，上述最小调度状态数、上述调度开始时隙、上述发送状态序号和上述接收状态序号是根据该传感器网络的拓扑信息计算获得，这里的拓扑信息可以是以下信息的任意组合，但本实施例并不以此作为限制，其他的实施方式中，该拓扑信息还可以进一步包含其他内容，只要是用于计算所述最小调度状态数、所述调度开始时隙、所述发送状态序号或所述接收状态序号的信息，都包含于本发明实施例的拓扑信息的范围之内：

1）组号t，t∈(1,2,…n)；

2）组内传感器节点数N_branch G_t(t=1,2,…n-1)，N_branch G_n+Nmod N_branch；

3）组内分支号i，i∈(0,1，…N_branch-1)；

4）传感器节点到汇聚节点的跳数：j=1,2,3…整数；

5）干扰半径mR。

在本实施例的一个实施方式中，汇聚节点保存上述全部拓扑信息，并计算上述最小调度状态数X、上述分支组调度开始时隙T_t、以及跳数小于等于X的传感器节点的发送状态序号Tx(i,j)的计算方法，传感器节点保存各自的距汇聚节点的跳数信息j以及跳数大于X的传感器节点的发送状态序号Tx(i,j)的计算方法和接收状态序号Rx(i,j)的计算方法。

在本实施方式中，汇聚节点计算上述最小调度状态数、各传感器节点所在分支组的调度开始时隙、各分支上跳数小于等于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号。此时，本实施例的传感器节点通过接收汇聚节点发送的上述信息（也即汇聚节点的计算结果，包括最小调度状态数，调度开始时隙，发送状态序号）来确定所述最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、以及所述传感器节点的发送状态序号和接收状态序号。

在本实施方式中，当传感器节点的跳数小于或等于该最小调度状态数时，该传感器节点可以根据接收到的跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号确定自己发送状态序号，并根据接收到的跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号计算得到自己的接收状态序号。当传感器节点的跳数大于该最小调度状态数时，该传感器节点可以根据接收到的跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号，计算得到自己的发送状态序号和接收状态序号。

在本实施例中，最小调度状态数记作X，每个传感器节点以X个时隙为一个周期，重复发送或接收数据包，直至完成数据传输。在本实施例中，可以根据公式（4）计算最小调度状态数：

X=max(m+2,N_state) （4）

其中，N_state可以根据公式（5）计算。

m为是干扰半径和传输半径的倍数，x和N_branch可以根据公式（1），（2），（3）计算所得。

在本实施例中，网络的传输调度开始时间记作时隙0，则分支组1开始调度时间为时隙0。分支组t（t∈(1,2,…n)）的开始调度时隙可以根据公式（6）计算获得：

在本实施例中，每个传感器节点的发送状态序号记作Tx(i,j)，可以根据公式（7），（8），（9）计算发送状态序号。

对于分支上跳数小于等于X的节点：

为整数时：

m

不为整数时：

对于分支上跳数大于X的节点：

Tx(i,j)=Tx(i,((j-1)modX+1)) j>X （9）

在本实施例中，如果传感器节点没有子节点，则该传感器节点没有接收状态序号，不进行数据包接收。如果传感器节点有子节点，则可以根据公式（10）计算接收状态序号。

Rx(i,j)=Tx(i,j+1) （10）

在步骤802中，当根据步骤801获得了最小调度状态数X，分支组调度开始时隙T_t，以及发送状态序号Tx(i,j)和接收状态序号Rx(i,j)之后，该传感器节点即可从T_t+Tx(i,j)时隙开始发送数据，数据发送每X个时隙重复一次，直至完成数据传输。可选的，如果传感器节点存在子节点，则从T_t+Rx(i,j)时隙开始接收数据，数据接收每X个时隙重复一次，直至完成数据传输。

图9为根据本实施方式的数据传输调度方法的信息交互示意图，如图9所示，该方法包括：

步骤901：根据保存的计算方法，汇聚节点计算最小调度状态数X，计算各分支组开始时隙。

步骤902：汇聚节点从1号分支组开始，根据计算所得开始时隙，逐一调度各分支组的数据传输。

下面以调度分支组t的数据传输为例，包括：

步骤9021：汇聚节点等到时隙T_t，开始调度分支组t的数据传输。计算各分支上前X跳节点的发送状态序号，并将计算所得的前X跳节点的发送状态序号连同X以广播形式分发给t组中对应分支上每个传感器节点。

其中，在汇聚节点调度t组传感器节点进行数据传输期间，每个X时隙周期内，汇聚节点在各分支1跳节点发送状态序号对应时隙中，打开接收机接收数据包，其它时隙保持空闲状态。

步骤9022：各传感器节点收到广播信息后，分支上前X跳传感器节点根据收到信息获得自身的发送状态序号Tx(i,j)；其它节点根据公式（9）确定自身的发送状态序号。所有节点根据公式（10）确定自身的接收状态序号Rx(i,j)。

步骤9023：各传感器节点收到广播信息后，等待Tx(i,j)个时隙后，开始发送数据包，如果有子节点，则传感器节点等待Rx(i,j)个时隙后开始接收数据包。

其中，各传感器节点每X个时隙重复一次步骤9023的数据发送和接收，直至没有数据需要发送。

在本实施例的另一个实施方式中，传感器节点保存上述全部拓扑信息及调度计算方法（公式1-10）。

在本实施方式中，各传感器节点可以根据预先保存的其所在的传感器网络的拓扑信息计算所述最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述发送状态序号以及所述接收状态序号。其中，具体的计算方法已经在前面的实施方式中做了详细说明，在此不再赘述。

图10为根据本实施方式的数据传输调度方法的信息交互示意图，如图10所示，该方法包括：

步骤1001：每个传感器节点根据公式1-10，计算自身所在分支组调度开始时隙T_t，最小调度状态数X、发送状态序号Tx(i,j)及接收状态序号Rx(i,j)。

步骤1002：传感器节点根据计算结果，从T_t+Tx(i,j)时隙开始发送数据，数据发送每X个时隙重复一次，直至没有数据需要传输。

其中，如果传感器节点有子节点，则该传感器节点从T_t+Rx(i,j)时隙开始接收数据，数据接收每X个时隙重复一次，直至数据发送全部结束。

在本实施方式中，汇聚节点持续打开接收机，保持接收状态。

在本实施例的另一个实施方式中，汇聚节点保存上述全部拓扑信息及最小调度状态数X、分支组开始调度时隙T_t计算方法（包括公式1-6）。各传感器节点保存自身距汇聚节点跳数信息j，发送和接收状态序号计算方法（包括公式7-10）。

在本实施方式中，汇聚节点根据上述拓扑信息计算该最小调度状态数和各分支组的开始调度时隙，传感器节点接收汇聚节点发送的拓扑信息、最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙，并根据接收到的上述信息，计算自己的发送状态序号和接收状态序号。其中，具体的计算方法已经在前面的实施方式中做了详细说明，在此不再赘述。

图11为根据本实施方式的数据传输调度方法的信息交互示意图，如图11所示，该方法包括：

步骤1101：汇聚节点根据保存的计算方法，计算最小调度状态数X以及各分支组开始时隙T_t。

其中，计算方法如前所述，在此不再赘述。

步骤1102：汇聚节点从1号分支组开始，根据计算所得开始时隙，逐一调度各分支组数据传输。期间汇聚节点保持接收状态。

下面以调度分支组t的数据传输为例，包括：

步骤11021：汇聚节点等到时隙T_t，开始调度分支组t的数据传输。汇聚节点将m、x、X以及分支号i以广播形式分发给t组中对应分支上每个传感器节点。

步骤11022：传感器节点收到广播信息，根据公式（7）-（10）计算自身的发送状态序号和接收状态序号。

步骤11023：传感器节点收到广播信息并完成计算后，等待Tx(i,j)个时隙开始发送数据，并且每X个时隙重复一次数据发送；如果该传感器节点有子节点，则其等待Rx(i,j)个时隙后，开始接收数据包，并且每X个时隙重复一次数据接收，直至全部数据发送完成。

通过本实施例的方法，X个状态切换调度能避免流内干扰和流间干扰。

下面以2R干扰半径（也即m=2）为例说明本发明实施例的数据传输调度方法的效果。

根据本发明实施例1的方法，2R干扰半径下构建的传感器网络中，x=2,y=2，α=75.5°，N_branch=4，N_state=5，X=5。

在传感器网络中，sink节点是吞吐量的瓶颈，因此，对于围绕sink节点的流间干扰包括：1跳链路互相之间的干扰，2跳链路对1跳链路干扰。并且，当两个分支之间的夹角大于75.5°时，2跳链路不会互相影响，如果2跳链路无干扰，则i跳链路（i≥3）不会互相影响。

根据以上干扰模型，1跳链路不能在相同时隙被调度；该1跳链路与2跳链路不能在相同时隙被调度；如果相邻分支之间的角度大于75.5°，该2跳链路可以在相同时隙被调度。因此，sink节点的最佳的吞吐量为：N_branch/(N_branch+1)=4/(4+1)=80%；sink节点的状态顺序为：（Rx,Rx,Rx,Rx,I），也即N_branch个Rx状态和1个空闲状态；这里，要求N_branch个分支（也即4个分支）的任意两个之间的角度大于75.5°。其中，在每个接收（Rx）状态，一个分支上的1跳链路被调度传输。在仅有的空闲状态，N_branch个分支上的2跳链路被调度传输。

基于sink节点的最佳状态顺序，传感器节点在每个分支上执行5个状态的切换来避免流内干扰。图12示意了根据本发明实施例的一个实施方式的5个状态切换的调度。在该调度中，sink节点每5个时隙接收4个数据。对于具有N个传感器并且N=4x（x为整数）的网络，sink节点用于收集所有数据的时隙花费的数量为：5/4*N–1=1.25N–1。在最后5个时隙中空闲状态没有被用，因为所有的2跳链路已经完成了数据转发。如果Nmod4不为0，N=4x+Nmod4(x为整数)，在最后5个时隙中，只有Nmod4个时隙被用于传输，并且(5-Nmod4)个时隙没有使用，因为不再有传感器有数据，最小的总的所需时隙为1.25(N–Nmod4)+Nmod4。

可见，为了保证在根据实施例1的方法构建的无线传感器网络中无干扰TDMA传输，当Nmod4=0时，最小的所需的时隙数(N_slots)为1.25N-1，当Nmod4≠0时，最小的所需的时隙数(N_slots)为1.25(N–Nmod4)+Nmod4，也即：

N_slots≥1.25N-1(Nmod4=0)；

N_slots≥1.25(N-Nmod4)+Nmod4(Nmod4≠0)。

其中，1.25N-1(或者1.25(N–Nmod4)+Nmod4)是N_slots的下限，也即通过本实施例的方法可以确定网络中所需的最少的时隙数。并且，采用本实施的调度方法提高了调度效率。

本发明实施例还提供了一种传感器节点，如下面的实施例4所述，由于该传感器节点解决问题的原理与实施例3的方法类似，因此其具体的实施可以参照实施例3的方法的实施，内容相同之处不再重复说明。

实施例4

本发明实施例提供了一种传感器节点，图13是该传感器节点的组成示意图，如图13所述，该传感器节点包括：

确定单元131，其确定所述传感器节点所在传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述传感器节点的发送状态序号以及接收状态序号；

调度单元132，其从所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙开始，以所述最小调度状态数对应的时隙为周期，重复以下操作：在每个周期内，在所述发送状态序号对应的时隙发送数据包，在所述接收状态序号对应的时隙内接收数据包，在其余时隙内保持空闲状态。

在本实施例的一个实施方式中，该传感器节点还包括：

第一接收单元133，其接收汇聚节点发送的所述传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、以及跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号。

在该实施方式中，确定单元131根据该第一接收单元133接收到的信息确定所述传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、以及所述传感器节点的发送状态序号和接收状态序号。

在该实施方式中，确定单元131在所述传感器节点的跳数小于或等于所述最小调度状态数时，根据所述第一接收单元133接收的跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号，确定所述传感器节点的发送状态序号，根据所述第一接收单元133接收的跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号计算得到所述传感器节点的接收状态序号；在所述传感器节点的跳数大于所述最小调度状态数时，根据所述第一接收单元133接收的跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号，计算得到所述传感器节点的发送状态序号和接收状态序号。

在本实施例的另一个实施方式中，该传感器节点还包括：

第一计算单元134，其根据预先保存的所述传感器网络的拓扑信息计算所述传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述传感器节点的发送状态序号以及接收状态序号。

在该实施方式中，确定单元131根据该第一计算单元134的计算结果确定所述传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述传感器节点的发送状态序号以及接收状态序号。

在本实施例的另一个实施方式中，该传感器节点还包括：

第二接收单元135，其接收汇聚节点发送的所述传感器网络的拓扑信息、所述传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙；

第二计算单元136，其根据所述第二接收单元135接收到的信息，计算所述传感器节点的发送状态序号和接收状态序号。

在该实施方式中，确定单元131根据第二接收单元135接收到的信息确定所述传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙，根据第二计算单元136的计算结果确定所述传感器节点的发送状态序号和接收状态序号。

图14是本实施例的传感器节点1400的构成示意框图，如图14所示，该传感器节点1400包括处理器1401，其被配置为用于实现数据传输的调度，其具体的实现方式如上所述，此处不再重复。

此外，该传感器节点还可以包括传感器1402、存储器1403、收发器1404、电源模块1405。

其中，存储器1403，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述先验信息、计算方法等内容，此外还可存储执行上述数据传输调度相关的程序。并且处理器1401可执行该存储器1403存储的该程序，以实现数据传输的调度。

另外，传感器1402可以用于数据的收集、收发器1404可以用于数据的传输，电源模块1405用于向其他模块提供电力。其他部件的功能与现有类似，此处不再赘述。

处理器1401可以是ARM处理器、或微控制器等其他处理器，其还用于实现对整个节点各功能模块的控制。

通过本实施例的传感器节点，可以提高调度效率。

实施例5

本发明实施例还提供了一种应用于无线传感器网络的数据传输调度方法，该方法应用于无线传感器网络中的汇聚节点，由于该方法解决问题的原理与实施例3的方法类似，而在实施例3中，已经对汇聚节点的处理做了一部分说明，内容相同之处不再重复说明。

图15是该方法的流程图，请参照图15，该方法包括：

步骤1501：汇聚节点根据预先保存的所述传感器网络的拓扑信息，计算所述传感器网络的最小调度状态数以及各分支组的调度开始时隙；

步骤1502：所述汇聚节点在各分支组的调度开始时隙，调度各分支组内的传感器节点的数据传输。

在本实施例的一个实施方式中，如图9所示，该汇聚节点在各分支组的调度开始时隙调度各分支组的数据传输时，先计算所述分支组的各分支上跳数小于和等于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号，然后将所述发送状态序号、所述最小调度状态数发送给所述分支组中对应分支上的每个传感器节点，以便各传感器节点据此确定各自的发送状态序号和接收状态序号。具体的内容已经在对照图9的说明中做了说明，在此不再赘述。

在本实施例的另一个实施方式中，如图11所示，该汇聚节点在各分支组的调度开始时隙调度各分支组的数据传输时，将所述拓扑信息以及所述最小调度状态数发送给所述分组组中各分支上的每个传感器节点，以便各传感器节点据此计算各自的发送状态序号和接收状态序号。具体的内容已经在对照图11的说明中做了说明，在此不再赘述。

通过本实施例的数据传输调度方法，可以提高调度效率。

本发明实施例还提供了一种汇聚节点，如下面的实施例6所述，由于该汇聚节点解决问题的原理与实施例5的方法类似，因此其具体的实施可以参照实施例5的方法的实施，内容相同之处不再重复说明。

实施例6

本发明实施例提供了一种汇聚节点，图16是该汇聚节点的组成示意图，如图16所示，该汇聚节点包括：

计算单元1601，其根据预先保存的该汇聚节点所在传感器网络的拓扑信息计算该传感器网络的最小调度状态数以及各分支组的调度开始时隙；

调度单元1602，其在各分支组的调度开始时隙，调度各分支组内的传感器节点的数据传输。

在本实施例的一个实施方式中，所述调度单元1602包括：

计算模块16021，其计算所述分支组的各分支上跳数小于和等于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号；

第一发送模块16022，其将所述发送状态序号、所述最小调度状态数发送给所述分支组中对应分支上的每个传感器节点，以便各传感器节点据此确定各自的发送状态序号和接收状态序号。

在本实施例的另外一个实施方式中，所述调度单元1602包括：

第二发送模块16023，其将所述拓扑信息以及所述最小调度状态数发送给所述分组组中各分支上的每个传感器节点，以便各传感器节点据此计算各自的发送状态序号和接收状态序号。

图17是本实施例的汇聚节点1700的构成示意图，如图17所示，该汇聚节点包括处理器1701，其被配置为用于实现数据传输的调度，其具体的实现方式如上所述，此处不再重复。

此外，该汇聚节点还可以包括传感器1702、存储器1703、收发器1704、电源模块1705。

其中，存储器1703，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述先验信息、计算方法等内容，此外还可存储执行上述数据传输调度相关的程序。并且处理器1701可执行该存储器1702存储的该程序，以实现数据传输的调度。

另外，传感器1702可以用于数据的收集、收发器1704可以用于数据的传输，电源模块1705用于向其他模块提供电力。其他部件的功能与现有类似，此处不再赘述。

处理器1701可以是ARM处理器、或微控制器等其他处理器，其还用于实现对整个节点各功能模块的控制。

通过本实施例的汇聚节点，可以提高调度效率。

实施例7

本发明实施例还提供了一种无线传感器网络，图18是该网络的组成示意图，如图18所示，该网络包括sink节点1801以及至少一个传感器节点1802。

在本实施例中，sink节点1801可以通过实施例6的汇聚节点来实现，由于该节点的内容已经在实施例6做了详细说明，在此不再赘述。

在本实施例中，传感器节点1802可以通过实施例4的传感器节点来实现，由于该节点的内容已经在实施例4做了详细说明，在此不再赘述。

在本实施例中，该无线传感器网络的拓扑结构可以通过实施例1的方法构建，其内容被合并于此，在此不再赘述。

本实施例的无线传感器网络可以提高数据传输的调度效率。

本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在节点中执行所述程序时，所述程序使得计算机在所述节点中执行实施例3或5所述的数据传输调度方法。

本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得计算机在节点中执行实施例3或5所述的数据传输调度方法。

本发明以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。

关于包括以上实施例的实施方式，还公开下述的附记：

附记1，一种无线传感器网络，所述无线传感器网络包括N个传感器节点和1个汇聚节点，其中，

所述N个传感器节点被分为n组，每一组传感器节点被分为N_branch个分支，所述N_branch为在所述无线传感器网络中可并行调度的最大分支数；

对应每组传感器节点的各个分支上的传感器节点的数量相等或相差预定数，并且两个相邻分支之间的角度为360°/N_branch。

附记2，根据附记1所述的无线传感器网络，其中，如果干扰半径为传输半径的m倍，则可并行调度的最大分支数为：

其中，其中，

附记3，根据附记1所述的无线传感器网络，其中，每组传感器节点的数量为：

N_branch G_i(i=1,2,…n-1)，N_branch G_n+Nmod N_branch；

其中，N为N_branch G₁+N_branch G₂+N_branch G₃+…+N_branch G_n-1+N_branch G_n+NmodN_branch，G_i≥2，并且G_i为整数，i=1,2,…,n。

附记4，根据附记1所述的无线传感器网络，其中，

对于对应每组传感器的N_branch个分支中的任意两个相邻分支，从一个分支上的x跳传感器到另一个分支上的（y-1）跳传感器的距离大于mR，并且，从一个分支上的（x-1）跳传感器到另一个分支上的y跳传感器的距离大于mR；

其中，

并且其中，R为传输半径，mR为干扰半径，干扰半径为传输半径的m倍。

附记5，根据附记1所述的无线传感器网络，其中，每个分支为线性拓扑，且以所述汇聚节点为根。

附记6，根据附记1所述的无线传感器网络，其中，在每个分支上，任意两跳之间的距离大于R，R为传输半径。

附记7，一种传感器节点，其中，所述传感器节点包括：

确定单元，其确定所述传感器节点所在传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述传感器节点的发送状态序号以及接收状态序号；

调度单元，其从所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙开始，以所述最小调度状态数对应的时隙为周期，重复以下操作：在每个周期内，在所述发送状态序号对应的时隙发送数据包，在所述接收状态序号对应的时隙内接收数据包，在其余时隙内保持空闲状态。

附记8，根据附记7所述的传感器节点，其中，所述传感器节点还包括：

第一接收单元，其接收汇聚节点发送的所述传感器节点所在传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、以及跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号；

所述确定单元根据所述第一接收单元接收到的信息确定所述传感器节点所在传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、以及所述传感器节点的发送状态序号和接收状态序号。

附记9，根据附记8所述的传感器节点，其中，所述确定单元在所述传感器节点的跳数小于或等于所述最小调度状态数时，根据所述第一接收单元接收的跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号，确定所述传感器节点的发送状态序号，根据第一接收单元接收的跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号计算得到所述传感器节点的接收状态序号；在所述传感器节点的跳数大于所述最小调度状态数时，根据所述第一接收单元接收的跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号，计算得到所述传感器节点的发送状态序号和接收状态序号。

附记10，根据附记7所述的传感器节点，其中，所述传感器节点还包括：

第一计算单元，其根据所述传感器节点所在传感器网络的拓扑信息，计算所述传感器节点所在传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述传感器节点的发送状态序号以及接收状态序号；

所述确定单元根据所述第一计算单元的计算结果确定所述传感器节点所在传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述传感器节点的发送状态序号以及接收状态序号。

附记11，根据附记7所述的传感器节点，其中，所述传感器节点还包括：

第二接收单元，其接收汇聚节点发送的所述传感器网络的拓扑信息、所述传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙；

第二计算单元，其根据所述第二接收单元接收到的信息，计算所述传感器节点的发送状态序号和接收状态序号；

所述确定单元根据所述第二接收单元接收到的信息确定所述传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙，根据所述第二计算单元的计算结果确定所述传感器节点的发送状态序号和接收状态序号。

附记12，一种汇聚节点，其中，所述汇聚节点包括：

计算单元，其根据所述汇聚节点所在传感器网络的拓扑信息计算所述传感器网络的最小调度状态数以及所述传感器网络的各分支组的调度开始时隙；

调度单元，其在所述传感器网络的各分支组的调度开始时隙，调度各分支组内的传感器节点的数据传输。

附记13，根据附记12所述的汇聚节点，其中，所述调度单元包括：

计算模块，其计算各分支组的各分支上跳数小于和等于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号；

第一发送模块，其将各分支组的发送状态序号、所述最小调度状态数发送给各分支组中对应分支上的每个传感器节点，以便各传感器节点据此确定各自的发送状态序号和接收状态序号。

附记14，根据附记12所述的汇聚节点，其中，所述调度单元包括：

第二发送模块，其将所述传感器网络的拓扑信息以及所述传感器网络的最小调度状态数发送给各分支组中各分支上的每个传感器节点，以便各传感器节点据此计算各自的发送状态序号和接收状态序号。

Claims (9)

1.一种无线传感器网络，所述无线传感器网络包括N个传感器节点和1个汇聚节点，其中，

所述N个传感器节点被分为n组，每一组传感器节点被分为N_branch个分支，所述N_branch为在所述无线传感器网络中可并行调度的最大分支数；

对应每组传感器节点的各个分支上的传感器节点的数量相等或相差预定数，并且两个相邻分支之间的角度为360°/N_branch，

其中，每个所述传感器节点包括：

确定单元，其确定所述传感器节点所在传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述传感器节点的发送状态序号以及接收状态序号；

第一调度单元，其从所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙开始，以所述最小调度状态数对应的时隙为周期，重复以下操作：在每个周期内，在所述发送状态序号对应的时隙发送数据包，在所述接收状态序号对应的时隙内接收数据包，在其余时隙内保持空闲状态，

所述汇聚节点包括：

计算单元，其根据所述汇聚节点所在传感器网络的拓扑信息计算所述传感器网络的最小调度状态数以及所述传感器网络的各分支组的调度开始时隙；

第二调度单元，其在所述传感器网络的各分支组的调度开始时隙，调度各分支组内的传感器节点的数据传输。

2.根据权利要求1所述的无线传感器网络，其中，如果干扰半径为传输半径的m倍，则可并行调度的最大分支数为：

其中，其中，

其中，第1至第n-1组传感器节点的数量分别为：N_branchG_i(i＝1,2,…n-1)，

第n组传感器节点的数量为：N_branchG_n+Nmod N_branch；

其中，要求N_branchG₁+N_branchG₂+N_branchG₃+…+N_branchG_n-1+N_branchG_n+Nmod N_branch的值为N，G_i≥2，并且G_i为整数，i＝1,2,…,n；

其中，每个分支为线性拓扑，且以所述汇聚节点为根，在每个分支上，任意两跳之间的距离大于R，对于对应每组传感器的N_branch个分支中的任意两个相邻分支，从一个分支上的x跳传感器到另一个分支上的(y-1)跳传感器的距离大于mR，并且，从一个分支上的(x-1)跳传感器到另一个分支上的y跳传感器的距离大于mR；

其中，R为传输半径，mR为干扰半径，干扰半径为传输半径的m倍。

3.根据权利要求1所述的无线传感器网络，其中，所述传感器节点还包括：

第一接收单元，其接收汇聚节点发送的所述传感器节点所在传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、以及跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号；

所述确定单元根据所述第一接收单元接收到的信息确定所述传感器节点所在传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、以及所述传感器节点的发送状态序号和接收状态序号。

4.根据权利要求3所述的无线传感器网络，其中，所述确定单元在所述传感器节点的跳数小于或等于所述最小调度状态数时，根据所述第一接收单元接收的跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号，确定所述传感器节点的发送状态序号，根据第一接收单元接收的跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号计算得到所述传感器节点的接收状态序号；在所述传感器节点的跳数大于所述最小调度状态数时，根据所述第一接收单元接收的跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号，计算得到所述传感器节点的发送状态序号和接收状态序号。

5.根据权利要求1所述的无线传感器网络，其中，所述传感器节点还包括：

第一计算单元，其根据所述传感器节点所在传感器网络的拓扑信息，计算所述传感器节点所在传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述传感器节点的发送状态序号以及接收状态序号；

所述确定单元根据所述第一计算单元的计算结果确定所述传感器节点所在传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述传感器节点的发送状态序号以及接收状态序号。

6.根据权利要求1所述的无线传感器网络，其中，所述传感器节点还包括：

第二接收单元，其接收汇聚节点发送的所述传感器网络的拓扑信息、所述传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙；

第二计算单元，其根据所述第二接收单元接收到的信息，计算所述传感器节点的发送状态序号和接收状态序号；

所述确定单元根据所述第二接收单元接收到的信息确定所述传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙，根据所述第二计算单元的计算结果确定所述传感器节点的发送状态序号和接收状态序号。

7.根据权利要求1所述的无线传感器网络，其中，所述第二调度单元包括：

计算模块，其计算各分支组的各分支上跳数小于和等于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号；

第一发送模块，其将各分支组的跳数小于所述最小调度状态数的传感器节点的发送状态序号、各分支组的调度开始时隙、所述最小调度状态数发送给各分支组中对应分支上的每个传感器节点，以便各传感器节点据此确定各自的发送状态序号和接收状态序号。

8.根据权利要求1所述的无线传感器网络，其中，所述第二调度单元包括：

第二发送模块，其将所述传感器网络的拓扑信息、各分支组的调度开始时隙以及所述传感器网络的最小调度状态数发送给各分支组中各分支上的每个传感器节点，以便各传感器节点据此计算各自的发送状态序号和接收状态序号。

9.一种应用于无线传感器网络的数据传输调度方法，其中，所述无线传感器网络包括N个传感器节点和1个汇聚节点，其中，

所述N个传感器节点被分为n组，每一组传感器节点被分为N_branch个分支，所述N_branch为在所述无线传感器网络中可并行调度的最大分支数；

对应每组传感器节点的各个分支上的传感器节点的数量相等或相差预定数，并且两个相邻分支之间的角度为360°/N_branch，

所述数据传输调度方法包括：

所述传感器节点确定所述传感器节点所在传感器网络的最小调度状态数、所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙、所述传感器节点的发送状态序号以及接收状态序号；

所述传感器节点从所述传感器节点所在分支组的调度开始时隙开始，以所述最小调度状态数对应的时隙为周期，重复以下操作：在每个周期内，在所述发送状态序号对应的时隙发送数据包，在所述接收状态序号对应的时隙内接收数据包，在其余时隙内保持空闲状态，

所述汇聚节点根据所述汇聚节点所在传感器网络的拓扑信息计算所述传感器网络的最小调度状态数以及所述传感器网络的各分支组的调度开始时隙；

所述汇聚节点在所述传感器网络的各分支组的调度开始时隙，调度各分支组内的传感器节点的数据传输。