CN106851716B - 无线传感网的网络状态整合与推断方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了无线传感网的网络状态整合与推断方法和装置，用于解决现有技术中获取的各个无线传感器节点的网络状态不完整的问题，所述无线传感网包括至少一个无线传感器节点，方法包括：根据接收到的各感知数据包，确定所述无线传感网中的部分所述无线传感器节点的网络状态，其中，各所述感知数据包是分别由部分所述无线传感器节点发送的，所述感知数据包中，包括用于表征所述无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值；根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态。

Description

无线传感网的网络状态整合与推断方法和装置

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及无线传感网的网络状态整合与推断方法和装置。

背景技术

无线传感网(Wireless Sensor Networks，WSN)可以由大量的静止或移动的无线传感器节点以自组织和多跳等方式构成。WSN以协作的方式感知、采集和处理无线传感网覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络所有者。需要说明的是，无线传感器网络往往包含至少一个无线传感器节点和至少一个基站节点。

现有技术中，当用户通过管理节点向无线传感器网络发送命令时，往往要从管理节点获取无线传感器节点的网络状态，然而，现有的无线传感器网络中的管理节点获取到的网络状态往往是不完整的，比如，由于无线传感器网络中的无线传感器节点工作在低占空比的模式下，会导致无线传感器节点间传输数据时会有延迟，而且无线传感器节点在传输数据包时往往会有丢失，此外，无线传感器节点发送的数据包的有效载荷长度以及网络开销也有限制，等等，均会导致获取的网络状态不完整。

在上述场景中，获取的各个无线传感器节点的网络状态是不完整的。

发明内容

本申请实施例提供了无线传感网的网络整合与推断方法，用于解决现有技术中获取的各个无线传感器节点的网络状态不完整的问题。

本申请实施例还提供了无线传感网的网络整合与推断装置，用于解决现有技术中获取的各个无线传感器节点的网络状态不完整的问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

一种无线传感网的网络状态整合与推断方法，包括：

根据接收到的各感知数据包，确定所述无线传感网中的部分所述无线传感器节点的网络状态，其中，各所述感知数据包是分别由部分所述无线传感器节点发送的，所述感知数据包中，包括用于表征所述无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值；

根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态。

一种无线传感网的网络状态整合与推断方法，其特征在于，所述无线传感网包括控制器、基站节点和至少一个无线传感器节点，所述方法应用于所述无线传感网的各无线传感器节点中，包括：

向所述基站节点发送感知数据包，所述感知数据包中，包括用于表征所述无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，以便所述无线传感网中的控制器，根据所述无线传感网中部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态。

一种无线传感网的网络状态整合与推断装置，所述无线传感网包括至少一个无线传感器节点，包括：

数据接收单元，用于根据接收到的各感知数据包，确定无线传感网中的部分所述无线传感器节点的网络状态，其中，各所述感知数据包是分别由部分所述无线传感器节点发送的，所述感知数据包中，包括用于表征所述无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值；

状态确定单元，用于根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态。

一种无线传感网的网络状态整合与推断装置，所述无线传感网包括控制器、基站节点和至少一个无线传感器节点，包括：

数据发送单元，用于向所述基站节点发送感知数据包，所述感知数据包中，包括用于表征所述无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，以便所述无线传感网中的所述控制器，根据所述无线传感网中部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

由于各无线传感器节点能够向基站节点发送感知数据包，其中，感知数据包中，包括用于表征无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，基站节点在接收到由各无线传感器节点中的部分或全部无线传感器节点发送的感知数据包后，能发送给控制器，以使得控制器根据接收到的基站节点发送的感知数据包中包含的网络状态，确定各无线传感器节点的网络状态，从而能够解决现有技术中获取到的网络状态不完整的问题。

附图说明

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

图1为本申请实施例中的网络状态的三个类别示意图；

图2为本申请实施例提供的无线传感网的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的网络状态整合与推断方法应用在控制器中的实现流程示意图；

图4为本申请实施例提供的网络状态整合与推断方法应用在无线传感器节点中的实现流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种无线传感网的网络状态整合与推断装置结构示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种无线传感网的网络状态整合与推断装置结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种无线传感网的网络状态整合与推断系统。

具体实施方式

本申请实施例中无线传感器节点的网络状态的网络状态值可以包括两部分：1.无线传感器节点本身的网络状态的网络状态值，可以包括其占空比唤醒估计值(EstimatedPuty Cycled Wake-ups，EDC)，电池电量，网络拥塞水平等；2.其邻居节点的网络状态的网络状态值，包括它们的地址，EDC值，链路预期传输次数值(Expected Transmission Count，ETX)，接收信号强度指示值(Received Signal Strength Indication，RSSI)等。如图1所示，本申请实施例中，网络状态可以但不限于分为以下三个类别：

(1)关键状态(vital state)：包括无线传感器节点的EDC值及其邻居列表(所有邻居地址)。它们是重建底层机会路由结构所必需的状态量。

(2)恢复状态(recovery state)：例如邻居节点的EDC值，链路ETX和RSSI等。恢复状态是冗余的，用于容忍关键状态的可能的不完整性。

(3)服务质量状态(Quality-of-Service state，QoS)：无线传感器节点的所有其他属性，例如电池电量和拥塞水平等。这些网络状态使得无线传感网的用户能够做出QoS相关的决策。

下面以无线传感器节点的网络状态包括无线传感器节点本身的EDC值以及其邻居节点的EDC值为例，详细说明本申请的实施方式。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请实施例提供的技术方案。

为解决现有技术中管理节点获取的各个无线传感器节点的网络状态不完整的问题，本申请实施例提供一种无线传感网的网络状态整合与推断方法，该无线传感网如图2所示，包括控制器、基站节点和至少一个无线传感器节点。

本申请实施例提供的网络状态整合与推断方法的执行主体可以是无线传感网中的控制器，也可以是无线网传感网中任何实现本申请提供的方法的装置。

下面，以该方法的执行主体是控制器为例，对该方法的实施方式进行介绍，可以理解，该方法的执行主体是控制器只是一种示例性的说明，并不应理解为对该方法的限定。

该方法的实现流程示意图如图3所示，包括：

步骤31，根据接收到的各感知数据包，确定无线传感网中的部分无线传感器节点的网络状态，其中各感知数据包是分别由部分无线传感器节点发送，该感知数据包中，包括用于表征无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值；

由于各无线传感器节点的时间往往是不同步的，而现有技术中，若为无线传感网中的各无线传感器节点进行时间同步需要很高的额外开销，而且某些无线传感器节点的网络状态也可能会由于其感知数据包的丢失而丢失，因此本申请实施例中的控制器接收到的部分无线传感器节点的网络状态是异步的。

当确定无线传感器节点的网络状态为异步时，根据接收到的基站节点发送的感知数据包，确定各无线传感器节点的网络状态，可以包括：

①首先，根据接收到的基站节点发送的感知数据包，确定感知数据包中表征网络状态的网络状态值；

②然后，根据①中的网络状态值，构建n×n矩阵M，M的表达式为：

其中，n为无线传感网中无线传感器节点的个数，

j∈[1,n]，m_ij∈M，m_ij是无线传感器节点i从无线传感器节点j那里获取到的节点j的网络状态值，当i＝j时，m_ij是无线传感器节点i本身的网络状态值，M₁＝[m₁₁…m_1j…m_1n]，M_i＝[m_i1…m_ij…m_in]，…，M_n＝[m_n1…m_nj…m_nn]。

为避免获取的各无线传感器节点的网络状态是不完整的，而且是异步的，因此需要执行步骤32，对控制器确定的各无线传感器节点的网络状态进行推断，从而实现矩阵M表征的无线传感网中各无线传感器节点的网络状态的完整性和同步性。

步骤32，根据部分无线传感器节点的网络状态，确定无线传感网中的各无线传感器节点的网络状态。

具体而言，当控制器接收到来自无线传感器节点i的感知数据包时，首先根据无线传感器节点i的感知数据包，确定包含网络状态值的1×n矩阵R_i；

其中，i∈[1,n]，R_i＝[r₁…r_k…r_n]，

NB_i是i的邻居节点，EDC_k是无线传感器节点k的网络状态值。

当确定矩阵R_i中的网络状态值相对于矩阵M中的M_i的网络状态值，为新产生的网络状态值时，将矩阵M中的M_i替换为R_i。

具体地，矩阵R_i包含序列号q_rcv和矩阵M的第i行M_i包含序列号q_last时，若q_rcv>q_last，则表明矩阵R_i中的网络状态值相对于矩阵M中的M_i的网络状态值，为新产生的网络状态值，则控制器会将M_i替换为R_i。

在将矩阵M中的M_i替换为R_i后，由于矩阵R_i中包含无线传感器节点i和其邻居节点的网络状态值，因此，可以通过比较无线传感器节点i的邻居节点的参考时刻、与矩阵M中对应的无线传感器节点的参考时刻来确定较新产生的网络状态值。

首先，控制器根据表达式t_ref(i)＝t_update(i)-EDC_i×T_node确定生成包含m_ii的感知数据包的参考时刻t_ref(i)，根据表达式t_ref(w)＝t_update(w)-EDC_w×T_node确定无线传感器节点i的各邻居节点生成包含r_w的感知数据包的参考时刻t_ref(w)，w∈NB_i；

然后，当控制器确定t_ref(i)大于t_ref(w)时，将m_ww替换为r_w；

其中，t_update(i)是接收到无线传感器节点i发送过来的感知数据包的时刻，t_update(w)是接收到无线传感器节点w发送过来的感知数据包的时刻，T_node表示无线传感器节点的工作周期，EDC_i是无线传感器节点i的网络状态值，EDC_w是无线传感器节点w的网络状态值。需要说明的是，当m_ww替换为r_w后，则表明m_ww的值由无线传感器节点i产生的感知数据包更新，因此，更新后的m_ww的参考时刻为t_ref(w)＝t_update(i)-EDC_i×T_node。

在确定了无线传感网中各无线传感器节点的网络状态值后，即确定了矩阵M后，若m_ij>0，则表明无线传感器节点i是无线传感器节点j的邻居节点，并且当m_ii>m_jj时，可以确定无线传感器节点i与无线传感器节点j之间构成一条有向连接关系，且方向是从无线传感器节点i到无线传感器节点j，若m_ij≤0，则表明无线传感器节点i不是无线传感器节点j的邻居节点。

由于各无线传感器节点能够向基站节点发送感知数据包，其中，感知数据包中，包括用于表征无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，基站节点在接收到由各无线传感器节点中的部分或全部无线传感器节点发送的感知数据包后，能发送给控制器，以使得控制器根据接收到的基站节点发送的感知数据包中包含的网络状态，确定各无线传感器节点的网络状态，从而能够解决现有技术中获取到的网络状态不完整的问题。

如上文所述对控制器所做的处理进行了详细的介绍，下面，将从无线传感器节点端，对无线传感网的网络状态整合与推断方法的实现过程进行详细描述。

如图4所示，为该方法的实现流程示意图，包括：

向基站节点发送感知数据包，该感知数据包中，包括用于表征无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，以便无线传感网中的控制器，根据无线传感网中部分无线传感器节点的网络状态，确定无线传感网中各无线传感器节点的网络状态。

其中，对于无线传感器网中的任一无线传感器节点i，向基站节点发送感知数据包，具体包括：

按照确定的汇报周期T_m向基站节点发送感知数据包，其中，汇报周期T_m是根据无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态确定的，汇报周期T_m指的是无线传感器节点i，第m次和第m-1次发送感知数据包的时间间隔，其中m为大于1的整数。

需要说明的是，由于无线传感网在启动阶段时，无线传感网中的各无线传感器节点的网络状态浮动较大，因此，为便于控制器能够在启动阶段快速确定各无线传感器节点的网络状态，无线传感器节点i第2次与第1次发送感知数据包的时间间隔T₁为预设的最小汇报周期T_min。

无线传感器节点i在第2次发送感知数据包后，第m+1次与第m次发送感知数据包的时间间隔T_m，是通过下述方法确定的：

(1)首先，在无线传感器节点i第m次发送感知数据包后，根据无线传感器节点i本次发送的感知数据包中包含的无线传感器节点i和其邻居节点的网络状态，确定波动参数。

(2)然后，若确定第m次确定的波动参数与第m-1次确定的波动参数相同，且判定T_m-1+Δt≤T_max，则确定T_m为T_m-1+Δt，其中，Δt为预设的时间增量，T_max为预设的最大汇报周期。当确定第m次确定的波动参数与第m-1次确定的波动参数相同时，则表明无线传感器节点i的网络状态处于稳定状态，为减少控制器处理数据的压力，因此可以增加T_m。

(3)最后，若确定第m次确定的波动参数与第m-1次确定的波动参数不同，且判定T_m-1*a≥T_min，则确定T_m为T_m-1*a，其中，a为预设的因数，且0<a<1。当确定第m次确定的波动参数与第m-1次确定的波动参数相同时，则表明无线传感器节点i的网络状态处于不稳定状态，为便于控制器及时获取变化的网络状态，因此可以减小T_m。

本申请实施例中，根据无线传感器节点i本次发送的感知数据包中包含的无线传感器节点i和其邻居节点的网络状态，确定波动参数，具体可以包括：

步骤41，从无线传感器节点i本次发送的感知数据包中，确定表征无线传感器节点i的网络状态的网络状态值EDC_i和其邻居列表的长度|NB_i|以及其邻居节点的网络状态的网络状态值。

步骤42，根据表达式

确定波动参数f_i，其中，|NB_i|是无线传感器节点i的邻居列表的长度，NB_i(t)是无线传感器节点i的第t个邻居，EDC_i是无线传感器节点i的网络状态值，

是无线传感器节点i的第t个邻居节点的网络状态值，

由于各无线传感器节点能够向基站节点发送感知数据包，其中，感知数据包中，包括用于表征无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，基站节点在接收到由各无线传感器节点中的部分或全部无线传感器节点发送的感知数据包后，能发送给控制器，以使得控制器根据接收到的基站节点发送的感知数据包中包含的网络状态，确定各无线传感器节点的网络状态，从而能够解决现有技术中获取到的网络状态不完整的问题。

为解决现有技术中管理节点获取的各个无线传感器节点的网络状态不完整的问题，如图5所示，本申请实施例还提供一种无线传感网的网络状态整合与推断装置，该无线传感网包括至少一个无线传感器节点，包括：

数据接收单元51，用于根据接收到的各感知数据包，确定无线传感网中的部分无线传感器节点的网络状态，其中，各感知数据包是分别由部分无线传感器节点发送的，感知数据包中，包括用于表征无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值；

状态确定单元52，用于根据部分无线传感器节点的网络状态，确定无线传感网中各无线传感器节点的网络状态。

上述装置实施例的具体工作流程是，首先，数据接收单元51，根据接收到的各感知数据包，确定无线传感网中的部分无线传感器节点的网络状态，然后，状态确定单元52，根据部分无线传感器节点的网络状态，确定无线传感网中各无线传感器节点的网络状态。这样在网络状态整合与推断过程中，可以根据接收到的基站节点发送的感知数据包中包含的网络状态，确定各无线传感器节点的网络状态，从而能够解决现有技术中获取到的网络状态不完整的问题。

本申请实施例中，网络状态整合与推断的具体实施方式可以有很多种，在一种实施方式中，为避免获取的各无线传感器节点的网络状态是不完整的，而且是异步的，当确定无线传感器节点的网络状态为异步时，状态确定单元52，具体用于：

根据接收到的基站节点发送的感知数据包，确定感知数据包中表征网络状态的网络状态值；

根据网络状态值，构建n×n矩阵M，M的表达式为：

其中，n为无线传感网中无线传感器节点的个数，

m_ij∈M，m_ij是无线传感器节点i从无线传感器节点j那里获取到的节点j的网络状态值，当i＝j时，m_ij是无线传感器节点i本身的网络状态值，M₁＝[m₁₁…m_1j…m_1n]，M_i＝[m_i1…m_ij…m_in]，…，M_n＝[m_n1…m_nj…m_nn]。

在一种实施方式中，当接收到来自无线传感器节点i的感知数据包时，状态确定单元52，具体用于：

根据无线传感器节点i的感知数据包，确定包含网络状态值的1×n矩阵R_i；

其中，i∈[1,n]，R_i＝[r₁…r_k…r_n]，

NB_i是无线传感器节点i的邻居节点，EDC_k是无线传感器节点k的网络状态值。

当确定矩阵R_i中的网络状态值相对于矩阵M中的M_i的网络状态值，为新产生的网络状态值时，将矩阵M中的M_i替换为所述R_i。

在一种实施方式中，在将矩阵M中的M_i替换为R_i后，状态确定单元52，具体用于：

根据表达式t_ref(i)＝t_update(i)-EDC_i×T_node确定生成包含m_ii的感知数据包的参考时刻t_ref(i)，根据表达式t_ref(w)＝t_update(w)-EDC_w×T_node确定无线传感器节点i的各邻居节点生成包含r_w的感知数据包的参考时刻t_ref(w)，w∈NB_i；

当确定t_ref(i)大于t_ref(w)时，将m_ww替换为r_w；

其中，t_update(i)是接收到所述无线传感器节点i发送过来的感知数据包的时刻，t_update(w)是接收到所述无线传感器节点w发送过来的感知数据包的时刻，T_node表示无线传感器节点的工作周期，EDC_i是所述无线传感器节点i的网络状态值，EDC_w是所述无线传感器节点w的网络状态值。

由于各无线传感器节点能够向基站节点发送感知数据包，其中，感知数据包中，包括用于表征无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，基站节点在接收到由各无线传感器节点中的部分或全部无线传感器节点发送的感知数据包后，能发送给控制器，以使得控制器根据接收到的基站节点发送的感知数据包中包含的网络状态，确定各无线传感器节点的网络状态，从而能够解决现有技术中获取到的网络状态不完整的问题。

为解决现有技术中管理节点获取的各个无线传感器节点的网络状态不完整的问题，如图6所示，本申请实施例还提供另一种无线传感网的网络状态整合与推断装置，该无线传感网包括控制器、基站节点和至少一个无线传感器节点包括：

数据发送单元61，用于向基站节点发送感知数据包，该感知数据包中，包括用于表征无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，以便无线传感网中的控制器，根据无线传感网中部分无线传感器节点的网络状态，确定无线传感网中各无线传感器节点的网络状态。

本申请实施例中，网络状态整合与推断的具体实施方式可以有很多种，在一种实施方式中，对于所述无线传感网中的任一无线传感器节点i，数据发送单元61，具体用于：

按照确定的汇报周期T_m向所述基站节点发送感知数据包，所述汇报周期T_m是根据所述无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态确定的，所述汇报周期T_m指所述无线传感器节点i，第m次和第m-1次发送感知数据包的时间间隔，其中m为大于1的整数。

在一种实施方式中，由于无线传感网在启动阶段时，无线传感网中的各无线传感器节点的网络状态浮动较大，因此，为便于控制器能够在启动阶段快速确定各无线传感器节点的网络状态，无线传感器节点i第2次与第1次发送感知数据包的时间间隔T₁为预设的最小汇报周期T_min；

无线传感器节点i第m+1次与第m次发送感知数据包的时间间隔T_m，是通过下述功能单元确定的：

第一确定单元62，用于在无线传感器节点i第m次发送感知数据包后，根据无线传感器节点i本次发送的感知数据包中包含的无线传感器节点i和其邻居节点的网络状态，确定波动参数；

第二确定单元63，用于若确定第m次确定的波动参数与第m-1次确定的波动参数相同，且判定T_m-1+Δt≤T_max，则确定T_m为T_m-1+Δt，其中，Δt为预设的时间增量，T_max为预设的最大汇报周期；

第三确定单元64，用于若确定第m次确定的波动参数与第m-1次确定的波动参数不同，且判定T_m-1*a≥T_min，则确定T_m为T_m-1*a，其中，a为预设的因数，且0<a<1。

在一种实施方式中，第一确定单元62，具体用于：

从无线传感器节点i本次发送的感知数据包中，确定表征无线传感器节点i的网络状态的网络状态值EDC_i和其邻居列表的长度|NB_i|以及其邻居节点的网络状态的网络状态值；

根据表达式

确定波动参数f_i，其中，|NB_i|是无线传感器节点i的邻居列表的长度，NB_i(t)是无线传感器节点i的第t个邻居，EDC_i是无线传感器节点i的网络状态值，

是无线传感器节点i的第t个邻居节点的网络状态值，

由于各无线传感器节点能够向基站节点发送感知数据包，其中，感知数据包中，包括用于表征无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，基站节点在接收到由各无线传感器节点中的部分或全部无线传感器节点发送的感知数据包后，能发送给控制器，以使得控制器根据接收到的基站节点发送的感知数据包中包含的网络状态，确定各无线传感器节点的网络状态，从而能够解决现有技术中获取到的网络状态不完整的问题。

为解决现有技术中管理节点获取的各个无线传感器节点的网络状态不完整的问题，如图7所示，本申请实施例还提供一种无线传感网的网络状态整合与推断系统，该无线传感网包括控制器、基站节点和至少一个无线传感器节点，其中：

所述控制器，用于根据接收到的所述基站节点发送的感知数据包中包含的网络状态，确定各所述无线传感器节点的网络状态；

所述基站节点，用于将接收到的由各所述无线传感器网中的部分所述无线传感器节点发送的所述感知数据包，发送给所述控制器；

所述无线传感器节点，用于向所述基站节点发送感知数据包，所述感知数据包中，包括用于表征所述无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值。

可选的，所述控制器，具体用于：

根据接收到的所述基站节点发送的感知数据包，确定所述n个无线传感器节点中的部分或全部无线传感器节点的网络状态；

根据所述n个无线传感器节点中的部分或全部无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网整体的网络状态。

可选的，当确定所述无线传感器节点的网络状态为异步时，根据部分所述无线传感器节点的网络状态，所述控制器，具体用于：

根据接收到的所述基站节点发送的感知数据包，确定所述感知数据包中表征网络状态的网络状态值；

根据所述网络状态值，构建n×n矩阵M，M的表达式为：

其中，n为所述无线传感网中无线传感器节点的个数，

m_ij∈M，m_ij是无线传感器节点i从无线传感器节点j那里获取到的节点j的网络状态值，当i＝j时，m_ij是所述无线传感器节点i本身的网络状态值，M₁＝[m₁₁…m_1j…m_1n]，M_i＝[m_i1…m_ij…m_in]，…，M_n＝[m_n1…m_nj…m_nn]。

可选的，当接收到来自所述无线传感器节点i的感知数据包时，根据部分所述无线传感器节点的网络状态，所述控制器，具体用于：

根据所述无线传感器节点i的感知数据包，确定包含网络状态值的1×n矩阵Ri；

其中，i∈[1,n]，R_i＝[r₁…r_k…r_n]，

NB_i是所述无线传感器节点i的邻居节点，EDC_k是无线传感器节点k的网络状态值。

当确定所述矩阵Ri中的网络状态值相对于所述矩阵M中的M_i的网络状态值，为新产生的网络状态值时，将所述矩阵M中的M_i替换为所述R_i。

可选的，在将所述矩阵M中的M_i替换为R_i后，根据部分所述无线传感器节点的网络状态，所述控制器，具体用于：

根据表达式t_ref(i)＝t_update(i)-EDC_i×T_node确定生成包含m_ii的感知数据包的参考时刻t_ref(i)，根据表达式t_ref(w)＝t_update(w)-EDC_w×T_node确定所述无线传感器节点i的各邻居节点生成包含r_w的感知数据包的参考时刻t_ref(w)，w∈NB_i；

当确定t_ref(i)大于t_ref(w)时，将m_ww替换为r_w；

其中，t_update(i)是接收到所述无线传感器节点i发送过来的感知数据包的时刻，t_update(w)是接收到所述无线传感器节点w发送过来的感知数据包的时刻，T_node表示无线传感器节点的工作周期，EDC_i是所述无线传感器节点i的网络状态值，EDC_w是所述无线传感器节点w的网络状态值。

可选的，所述无线传感网中的任一无线传感器节点i，具体用于：

按照确定的汇报周期T_m向所述基站节点发送感知数据包，所述汇报周期T_m是根据所述无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态确定的，所述汇报周期T_m指所述无线传感器节点i，第m次和第m-1次发送感知数据包的时间间隔，其中m为大于1的整数。

可选的，所述无线传感器节点i第2次与第1次发送感知数据包的时间间隔T₁为预设的最小汇报周期T_min；

所述无线传感器节点i第m+1次与第m次发送感知数据包的时间间隔T_m，是通过下述方法确定的：

在所述无线传感器节点i第m次发送感知数据包后，根据所述无线传感器节点i本次发送的感知数据包中包含的所述无线传感器节点i和其邻居节点的网络状态，确定波动参数；

若确定第m次确定的波动参数与第m-1次确定的波动参数相同，且判定T_m-1+Δt≤T_max，则确定T_m为T_m-1+Δt，其中，所述Δt为预设的时间增量，所述T_max为预设的最大汇报周期；

若确定第m次确定的波动参数与第m-1次确定的波动参数不同，且判定T_m-1*a≥T_min，则确定T_m为T_m-1*a，其中，所述a为预设的因数，且0<a<1。

可选的，所述控制器，具体用于：

从所述无线传感器节点i本次发送的感知数据包中，确定表征所述无线传感器节点i的网络状态的网络状态值EDC_i和其邻居列表的长度|NB_i|以及其邻居节点的网络状态的网络状态值；

根据表达式

确定波动参数f_i，其中，|NB_i|是所述无线传感器节点i的邻居列表的长度，NB_i(t)是所述无线传感器节点i的第t个邻居，EDC_i是无线传感器节点i的网络状态值，

是无线传感器节点i的第t个邻居节点的网络状态值，

由于各无线传感器节点能够向基站节点发送感知数据包，其中，感知数据包中，包括用于表征无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，基站节点在接收到由各无线传感器节点中的部分或全部无线传感器节点发送的感知数据包后，能发送给控制器，以使得控制器根据接收到的基站节点发送的感知数据包中包含的网络状态，确定各无线传感器节点的网络状态，从而能够解决现有技术中获取到的网络状态不完整的问题。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种无线传感网的网络状态整合与推断方法，其特征在于，所述无线传感网包括至少一个无线传感器节点，所述方法包括：

根据接收到的各感知数据包，确定所述无线传感网中的部分所述无线传感器节点的网络状态，其中，各所述感知数据包是分别由部分所述无线传感器节点发送的，所述感知数据包中，包括用于表征所述无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，所述网络状态值包括占空比唤醒估计值EDC；

根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态；

当确定所述无线传感器节点的网络状态为异步时，根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态，具体包括：

根据接收到的无线传感网中的基站节点发送的感知数据包，确定所述感知数据包中表征网络状态的网络状态值；

根据所述网络状态值，构建n×n矩阵M，M的表达式为：

其中，n为所述无线传感网中无线传感器节点的个数，

m_ij∈M，m_ij是所述无线传感器节点i从无线传感器节点j那里获取到的节点j的网络状态值，当i＝j时，m_ij是所述无线传感器节点i本身的网络状态值，M₁＝[m₁₁…m_1j…m_1n]，M_i＝[m_i1…m_ij…m_in]，…，M_n＝[m_n1…m_nj…m_nn]；

当接收到来自所述无线传感器节点i的感知数据包时，根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态，具体包括：

根据所述无线传感器节点i的感知数据包，确定包含网络状态值的1×n矩阵R_i；

其中，i∈[1，n]，R_i＝[r₁…r_k…r_n]，

NB_i是所述无线传感器节点i的邻居节点，EDC_k是无线传感器节点k的网络状态值；

当确定所述矩阵R_i中的网络状态值相对于所述矩阵M中的M_i的网络状态值，为新产生的网络状态值时，将所述矩阵M中的M_i替换为所述Ri。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述矩阵M中的M_i替换为Ri后，根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态，具体包括：

根据表达式t_ref(i)＝t_update(i)-EDC_i×T_node确定生成包含m_ii的感知数据包的参考时刻t_ref(i)，根据表达式t_ref(w)＝t_update(w)-EDC_w×T_node确定所述无线传感器节点i的各邻居节点生成包含r_w的感知数据包的参考时刻t_ref(w)，w∈NB_i；

当确定t_ref(i)大于t_ref(w)时，将m_ww替换为r_w；

其中，t_update(i)是接收到所述无线传感器节点i发送过来的感知数据包的时刻，t_update(w)是接收到所述无线传感器节点w发送过来的感知数据包的时刻，T_node表示无线传感器节点的工作周期，EDC_i是所述无线传感器节点i的网络状态值，EDC_w是所述无线传感器节点w的网络状态值。

3.一种无线传感网的网络状态整合与推断方法，其特征在于，所述无线传感网包括控制器、基站节点和至少一个无线传感器节点，所述方法应用于所述无线传感网的各无线传感器节点中，所述方法包括：

向所述基站节点发送感知数据包，所述感知数据包中，包括用于表征所述无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，所述网络状态值包括占空比唤醒估计值EDC，以便所述无线传感网中的控制器，根据所述无线传感网中部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态；

当确定所述无线传感器节点的网络状态为异步时，根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态，具体包括：

根据接收到的所述基站节点发送的感知数据包，确定所述感知数据包中表征网络状态的网络状态值；

根据所述网络状态值，构建n×n矩阵M，M的表达式为：

其中，n为所述无线传感网中无线传感器节点的个数，

m_ij∈M，m_ij是所述无线传感器节点i从无线传感器节点j那里获取到的节点j的网络状态值，当i＝j时，m_ij是所述无线传感器节点i本身的网络状态值，M₁＝[m₁₁…m_1j…m_1n]，M_i＝[m_i1…m_ij…m_in]，…，M_n＝[m_n1…m_nj…m_nn]；

当接收到来自所述无线传感器节点i的感知数据包时，根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态，具体包括：

根据所述无线传感器节点i的感知数据包，确定包含网络状态值的1×n矩阵R_i；

其中，i∈[1，n]，R_i＝[r₁…r_k…r_n]，

NB_i是所述无线传感器节点i的邻居节点，EDC_k是无线传感器节点k的网络状态值；

当确定所述矩阵R_i中的网络状态值相对于所述矩阵M中的M_i的网络状态值，为新产生的网络状态值时，将所述矩阵M中的M_i替换为所述R_i。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对于所述无线传感网中的任一无线传感器节点i，向所述基站节点发送感知数据包，具体包括：

按照确定的汇报周期T_s向所述基站节点发送感知数据包，所述汇报周期T_s是根据所述无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态确定的，所述汇报周期Ts指所述无线传感器节点i，第s次和第s-1次发送感知数据包的时间间隔，其中s为大于1的整数。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述无线传感器节点i第2次与第1次发送感知数据包的时间间隔T₂为预设的最小汇报周期T_min；

所述无线传感器节点i第s次与第s-1次发送感知数据包的时间间隔T_s，是通过下述方法确定的：

在所述无线传感器节点i第s次发送感知数据包后，根据所述无线传感器节点i本次发送的感知数据包中包含的所述无线传感器节点i和其邻居节点的网络状态，确定波动参数；

若确定第s次确定的波动参数与第s-1次确定的波动参数相同，且判定T_s-1+Δt≤T_max，则确定T_s为T_s-1+Δt，其中，所述Δt为预设的时间增量，所述T_max为预设的最大汇报周期；

若确定第s次确定的波动参数与第s-1次确定的波动参数不同，且判定T_s-1*a≥T_min，则确定T_s为T_s-1*a，其中，所述a为预设的因数，且0＜a＜1。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述无线传感器节点i本次发送的感知数据包中包含的所述无线传感器节点i和其邻居节点的网络状态，确定波动参数，具体包括：

从所述无线传感器节点i本次发送的感知数据包中，确定表征所述无线传感器节点i的网络状态的网络状态值EDCi和其邻居列表的长度|NB_i|以及其邻居节点的网络状态的网络状态值；

根据表达式

确定波动参数fi，其中，|NB_i|是所述无线传感器节点i的邻居列表的长度，NB_i(t)是所述无线传感器节点i的第t个邻居，EDC_i是所述无线传感器节点i的网络状态值，EDC_NBi(t)是所述无线传感器节点i的第t个邻居节点的网络状态值，

7.一种无线传感网的网络状态整合与推断装置，所述无线传感网包括至少一个无线传感器节点，所述装置包括：

数据接收单元，用于根据接收到的各感知数据包，确定无线传感网中的部分所述无线传感器节点的网络状态，其中，各所述感知数据包是分别由部分所述无线传感器节点发送的，所述感知数据包中，包括用于表征所述无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，所述网络状态值包括占空比唤醒估计值EDC；

状态确定单元，用于根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态；

当确定所述无线传感器节点的网络状态为异步时，在根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态的过程中，所述状态确定单元用于：

根据接收到基站节点发送的感知数据包，确定所述感知数据包中表征网络状态的网络状态值；

根据所述网络状态值，构建n×n矩阵M，M的表达式为：

其中，n为所述无线传感网中无线传感器节点的个数，

m_ij∈M，m_ij是所述无线传感器节点i从无线传感器节点j那里获取到的节点j的网络状态值，当i＝j时，m_ij是所述无线传感器节点i本身的网络状态值，M₁＝[m₁₁…m_1j…m_1n]，M_i＝[m_i1…m_ij…m_in]，…，M_n＝[m_n1…m_nj…m_nn]；

当接收到来自所述无线传感器节点i的感知数据包时，在根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态的过程中，所述状态确定单元用于：

根据所述无线传感器节点i的感知数据包，确定包含网络状态值的1×n矩阵R_i；

其中，i∈[1，n]，R_i＝[r₁…r_k…r_n]，

NB_i是所述无线传感器节点i的邻居节点，EDC_k是无线传感器节点k的网络状态值；

当确定所述矩阵R_i中的网络状态值相对于所述矩阵M中的M_i的网络状态值，为新产生的网络状态值时，将所述矩阵M中的M_i替换为所述R_i。

8.一种无线传感网的网络状态整合与推断装置，所述无线传感网包括控制器、基站节点和至少一个无线传感器节点，所述装置包括：

数据发送单元，用于向所述基站节点发送感知数据包，所述感知数据包中，包括用于表征所述无线传感器节点本身和其邻居节点的网络状态的网络状态值，所述网络状态值包括占空比唤醒估计值EDC，以便所述无线传感网中的所述控制器，根据所述无线传感网中部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态；

当确定所述无线传感器节点的网络状态为异步时，根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态，具体包括：

根据接收到的所述基站节点发送的感知数据包，确定所述感知数据包中表征网络状态的网络状态值；

根据所述网络状态值，构建n×n矩阵M，M的表达式为：

其中，n为所述无线传感网中无线传感器节点的个数，

m_ij∈M，m_ij是所述无线传感器节点i从无线传感器节点j那里获取到的节点j的网络状态值，当i＝j时，m_ij是所述无线传感器节点i本身的网络状态值，M₁＝[m₁₁…m_1j…m_1n]，M_i＝[m_i1…m_ij…m_in]，…，M_n＝[m_n1…m_nj…m_nn]；

当接收到来自所述无线传感器节点i的感知数据包时，根据部分所述无线传感器节点的网络状态，确定所述无线传感网中各所述无线传感器节点的网络状态，具体包括：

根据所述无线传感器节点i的感知数据包，确定包含网络状态值的1×n矩阵R_i；

其中，i∈[1，n]，R_i＝[r₁…r_k…r_n]，

NB_i是所述无线传感器节点i的邻居节点，EDC_k是无线传感器节点k的网络状态值；

当确定所述矩阵R_i中的网络状态值相对于所述矩阵M中的M_i的网络状态值，为新产生的网络状态值时，将所述矩阵M中的M_i替换为所述R_i。

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