CN106899926B - 一种无线传感网的角色分配参数确定方法和装置 - Google Patents

一种无线传感网的角色分配参数确定方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种无线传感网的角色分配参数确定方法，用于解决现有技术中的各节点只能根据节点间的有向关系确定是否对接收到的数据包进行转发操作，不能满足上层应用需求的问题，该方法包括：确定所述无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态，所述无线传感器节点的发送模态，包括所述无线传感器节点本身支持发送的数据的模态，所述网络状态包括各所述无线传感器节点之间的有向连接关系；根据所述网络状态和所述发送模态，确定各所述无线传感器节点的角色分配参数，以便各所述无线传感器节点根据所述角色分配参数确定自身的角色。本申请还公开了一种无线传感网的角色分配参数确定装置。

Description

一种无线传感网的角色分配参数确定方法和装置
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线传感网的角色分配参数确定方法和装置。
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。
通常情况下，WSN的各无线传感器节点被散布在需要监控检测的区域，部署完成之后，这些无线传感器节点将会自组网络，并按照根据网络状态确定的节点间的有向关系，确定是否对接收到的数据包进行转发操作。
现有技术中，在某些情况下，上层应用需求往往会发生改变，这里所说的上层应用需求，比如可以是管理节点期望优先获取到某种模态或某些区域的数据，而现有技术只能根据节点间的有向关系确定是否对接收到的数据包进行转发操作，并不能满足上层应用需求。
发明内容
本申请实施例提供一种无线传感网的角色分配参数确定方法，用于解决现有技术中的各节点只能根据节点间的有向关系确定是否对接收到的数据包进行转发操作，不能满足上层应用需求的问题。
本申请实施例还提供一种无线传感网的角色分配参数确定装置，用于解决现有技术中的各节点只能根据节点间的有向关系确定是否对接收到的数据包进行转发操作，不能满足上层应用需求的问题。
本申请实施例采用下述技术方案：
一种无线传感网的角色分配参数确定方法，所述无线传感网包括控制器和至少一个无线传感器节点，包括：
分别确定所述无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态，所述无线传感器节点的发送模态，包括所述无线传感器节点本身支持发送的数据的模态，所述网络状态包括各所述无线传感器节点之间的有向连接关系；
根据所述网络状态和所述发送模态，确定各所述无线传感器节点的角色分配参数，以便各所述无线传感器节点根据所述角色分配参数确定自身的角色。
一种无线传感网的角色分配参数确定装置，所述无线传感网包括控制器和至少一个无线传感器节点，包括：
状态确定单元，用于确定所述无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态，所述无线传感器节点的发送模态，包括所述无线传感器节点本身支持发送的数据的模态，所述网络状态包括各所述无线传感器节点之间的有向连接关系；
角色分配参数确定单元，用于根据所述网络状态和所述发送模态，确定各所述无线传感器节点的角色分配参数，以便各所述无线传感器节点根据所述角色分配参数确定自身的角色。
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：
在上层应用需求发生改变时，可以确定无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态，并根据确定的网络状态和发送模态确定各无线传感器节点的角色分配参数，这样各无线传感器节点便可以根据其角色分配参数确定自身的角色，从而能够解决现有技术中各节点只能根据节点间的有向关系确定是否对接收到的数据包进行转发操作，不能满足上层应用需求的问题。
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1a为本实施例提供的无线传感网的结构组成示意图；
图1b为本申请实施例提供的无线传感网的角色分配参数确定方法的实现流程示意图；
图1c为本申请实施例提供的一个无线传感网中的各无线传感器节点之间的有向连接关系示意图；
图1d为本申请实施例提供的确定各无线传感器节点到基站节点的最短跳数的确定方法的示例图；
图2a为本申请实施例提供的无线传感网的网络状态确定过程应用在控制器端的实现流程示意图；
图2b为本申请实施例提供的无线传感网的网络状态确定过程应用在无线传感器节点端的实现流程示意图；
图3为本申请实施例提供的角色生成装置的示意图。
具体实施方式
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，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
本申请实施例中的无线传感网可以是如图1a所示的无线传感网，包括控制器、基站节点和无线传感器节点。其中，控制器用于根据各无线传感器节点发送来的包含感知数据的数据包，确定无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态，再根据该网络状态和各无线传感器节点的发送模态确定各无线传感器节点的角色分配参数，并将确定的角色分配参数通过基站节点发送给各无线传感器节点；基站节点用于接收各无线传感器节点发送的包含感知数据的数据包，并将接收的各数据包发送给控制器，以及将控制器发送的包含各无线传感器的角色分配参数的数据包发送给各无线传感器节点；各无线传感器节点用于将包含感知数据的数据包发送给基站节点，并接收基站节点发送的由控制器确定的包含各无线传感器节点的角色分配参数的数据包。
需要说明的是，本申请实施例中的发送模态，指的是无线传感器节点本身支持发送的数据的模态。该发送模态可以是由无线传感网的用户，根据上层应用需求、各传感器节点所采集的感知数据类型以及各传感器节点的硬件配置等因素，为各无线传感器节点指定的。用户可以通过控制器对各无线传感器节点的发送模态进行设置。比如，该发送模态可以是无线传感网中的各节点采集到的感知数据的物理模态，即节点所采集的温度、湿度、图像等不同模态的数据，也可以将同一种硬件配置或某一区域的节点所采集的数据设置为同一种发送模态。
为解决现有技术中的各节点只能根据节点间的有向关系确定是否对接收到的数据包进行转发操作，不能满足上层应用需求的问题，本申请实施例提供一种无线传感网的角色分配参数确定方法，该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。本申请实施例以该方法的执行主体为控制器为例，对本方法的实施方式进行详细介绍。
本申请实施例提供一种无线传感网的角色分配参数确定方法，其中，该无线传感网包括控制器和至少一个无线传感器节点，该方法的实现流程示意图如图1b所示，包括下述步骤：
步骤11，确定无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态；
本申请实施例中，网络状态，包括无线传感网中的各无线传感器节点之间的有向连接关系，如图1c所示，为本申请实施例提供的一个无线传感网中的各无线传感器节点之间的有向连接关系示意图，控制器可以通过各无线传感器节点发送的包含感知数据的数据包，即后文所述的Data数据包中包含的网络状态，来确定无线传感网的网络状态，具体确定过程可以详见后文描述。
各无线传感器节点的发送模态，可以由用户根据上层应用的需求，通过控制器对各无线传感器节点进行设置，比如当用户想要尽快获取某种特定模态的数据时，可以通过控制器，将各无线传感器节点的发送模态指定为该特定模态，即控制器可以根据预先配置的表征发送模态的信息，来确定各无线传感器节点的发送模态，表征发送模态的信息可以由用户通过控制器进行配置。
在控制器确定了无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态之后，可以通过执行步骤12来确定各无线传感器节点的角色分配参数，以便各所述无线传感器节点根据所述角色分配参数确定自身的角色。
步骤12，根据步骤11中确定的网络状态和发送模态，确定各无线传感器节点的角色分配参数，以便各无线传感器节点根据其角色分配参数确定自身的角色。
控制器可以根据无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态，确定各无线传感器节点的转发模态，然后再根据各无线传感器节点的发送模态和转发模态确定其角色分配参数。其中，转发模态，包括各无线传感器节点本身支持转发的数据的模态，即各无线传感器节点在接收到其邻居节点发送的数据包后，可以进行转发的数据的模态。
控制器在确定各无线传感器节点的转发模态时，具体可以通过以下两种方式：
第一种方式，首先，根据网络状态，确定第一无线传感器节点到基站节点的路径中包含的无线传感器节点所构成的第一集合，其中，这里的路径指的是通信链路，那么第一集合中的无线传感器节点即为第一无线传感器节点发送数据至基站节点时所经过的无线传感器节点；其次，将第一无线传感器节点的发送模态，添加到第二无线传感器节点的转发模态中，即可确定第二无线传感器节点的转发模态。其中，第一无线传感器节点为无线传感网中的任一无线传感器节点，第二无线传感器节点为第一集合中的任一无线传感器节点。
如图1c所示，针对该无线传感网中的任一无线传感器节点C而言，控制器首先根据网络状态，确定无线传感器节点C到基站节点BS的路径中所包含的无线传感器节点的集合{U}，从图1c中可以确定集合{U}中包含A、B、D和I四个无线传感器节点；对于任一属于集合{U}的无线传感器节点，比如节点B，则可以将无线传感器节点C的发送模态s(C)，添加到无线传感器节点B的转发模态中，对于集合{U}，则可以分别将无线传感器节点C的发送模态s(C)添加到无线传感器节点A、B、D和I的转发模态中，则无线传感器节点A、B、D和I在接收到发送模态为s(C)的数据时将会对其进行转发，使得该数据包能够被基站节点接收到。
此外，当通过网络状态确定某一无线传感器节点不属于上述确定的集合时，则可以确定该无线传感器节点的转发模态为空，即该无线传感器节点可以不对接收到的邻居节点的数据包进行转发，从而可以有效避免无线传感网在传输包含感知数据的数据包时，一些节点对接收到的数据包的不必要转发。
第二种方式，首先控制器确定无线传感网中的第三无线传感器节点的子节点，将该子节点的发送模态和/或转发模态，添加到第三无线传感器节点的转发模态中，即可确定第二无线传感器节点的转发模态。比如，当该子节点的转发模态为空时，即该子节点不转发任何模态的数据时，将该子节点的发送模态添加到第三无线传感器节点的转发模态中；该子节点的转发模态不为空时，将该子节点的发送模态和转发模态添加到第三无线传感器节点的转发模态中。
其中，控制器可以通过以下步骤来确定第三无线传感器节点的子节点：
步骤i，首先控制器可以根据网络状态，确定无线传感网中的第三无线传感器节点到基站节点的第一跳数，以及第三无线传感器节点的邻居节点到基站节点的第二跳数，其中，第一跳数为第三无线传感器节点到基站节点的最短跳数，第二跳数为第三无线传感器节点的邻居节点到基站节点的最短跳数；
步骤ii，然后当确定第一跳数小于第二跳数时，将第三无线传感器节点的邻居节点确定为第三无线传感器节点的子节点。
由于现有技术中，无线传感网中的各无线传感器节点是自组网络的，因此，各无线传感器节点自组网络后所形成的网络会存在环状网络，如图1c所示，节点D到基站节点有两条路径：D→G→E→T和D→I→T，这两条路径的跳数分别是三跳和两跳，而在节点D向基站节点BS传输数据时，节点D所选择的路径往往是随机的，本申请实施例中，可以根据确定的网络状态来确定传感器节点D到基站节点的最短跳数，然后在进行数据传输时，选择最短跳数的路径进行数据传输，这样便可以将无线传感网中数据传输的网络延迟最小化。
本申请实施例中，可以根据确定的网络状态来确定传感器节点到基站节点的最短跳数，具体地，控制器可以根据确定的网络状态，以基站节点为根节点确定无线传感器节点的子节点集合、到基站节点的最短跳数。如图1d所示，确定最短跳数的方式可以包括以下三个步骤：第一步，从基站节点BS出发，在访问基站节点BS之后，依次搜索访问BS的各个未被访问过的邻接点A、E和I；第二步，顺序搜索访问A的各个未被访问过的邻接点B，E的各个未被访问过的邻接点F和G，I的各个未被访问过的邻接点D；第三步，顺序访问B的各个未被访问过的邻接点C，G的各个未被访问过的邻接点H。这样便可以构造一个最短跳数的生成树T，该生成树T包括无线传感网中的各无线传感器节点以及各无线传感器节点组成的边的集合。
由于，通过最短跳数确定方法，可以使得构建的生成树中的根节点以外的其他节点、与根节点之间的路径都是最短路径，因此可以将无线传感网中的网络延迟最小化。该最短跳数确定方法也可以通过广度优先搜索算法来实现。
当边e＝e(v,u)不是T中包含的边时，若确定无线传感器节点u到基站节点的最短跳数比无线传感器节点v到基站节点的最短跳数多1，即Hop(u)-Hop(v)＝1，则可以确定无线传感器节点v的子节点集合为child(v)＝child(v)∪{u}，即无线传感器节点u为无线传感器节点v的子节点；若确定无线传感器节点u到基站节点的最短跳数比无线传感器节点v到基站节点的最短跳数少1，即Hop(v)-Hop(u)＝1，则可以确定无线传感器节点u的子节点集合为child(u)＝child(u)∪{v}，即无线传感器节点v为无线传感器节点u的子节点。其中，边e＝e(v,u)，指的是控制器根据网络状态确定的无线传感器节点v和u为邻居节点时，以无线传感器节点v和u为两端端点所形成的边。
在确定了各无线传感器节点的子集合后，若确定无线传感器节点v的子节点集合child(v)是空集，则可以确定无线传感器节点v的转发模态f(v)为空，即无线传感器节点v不转发任何模态的数据；若确定无线传感器节点v的子节点集合child(v)不是空集，则可以将其子节点集合child(v)中包含的各无线传感器节点的发送模态和转发模态，添加到无线传感器节点v的转发模态中。
在控制器确定了各无线传感器节点的转发模态后，对于无线传感网中的任一无线传感器节点v，若确定该无线传感器节点v的发送模态为s(v)，转发模态为f(v)，则可以确定该无线传感器节点v的角色分配参数为role(v)＝s(v)∪f(v)，即该无线传感器节点可以将本身产生的数据模态为s(v)的数据包发送给其邻居节点，也可以将其接收到的该无线传感器节点v的邻居节点发送的数据模态属于f(v)的数据包发送给其邻居节点。
本申请提供的方法可以应用在软件定义无线传感网中，该软件定义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，控制器在确定了各无线传感器节点的角色分配参数后，可以将该角色分配参数发送给基站节点，基站节点在接收到该角色分配参数后，将该角色分配参数发送给其邻居节点，以便各无线传感器节点根据其角色分配参数确定自身的角色。
在上层应用需求发生改变时，可以确定无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态，并根据确定的网络状态和发送模态确定各无线传感器节点的角色分配参数，这样各无线传感器节点便可以根据其角色分配参数确定自身的角色，从而能够解决现有技术中各节点只能根据节点间的有向关系确定是否对接收到的数据包进行转发操作，不能满足上层应用需求的问题。
下面，从控制器端对如何确定无线传感网的整体的网络状态进行详细描述，该网络状态的确定方法的实现流程示意图如图2a所示，包括：
步骤21，控制器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：
Figure BDA0001226835890000091
其中，n为无线传感网中无线传感器节点的个数，
Figure BDA0001226835890000092
mij∈M，mij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，mij是无线传感器节点i本身的网络状态值，M1＝[m11…m1j…m1n]，Mi＝[mi1…mij…min]，…，Mn＝[mn1…mnj…mnn]。
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22，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22，控制器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Ri；
其中，i∈[1,n]，Ri＝[r1…rk…rn]，
Figure BDA0001226835890000101
NBi是i的邻居节点，EDCk是无线传感器节点k的网络状态值。
当确定矩阵Ri中的网络状态值相对于矩阵M中的Mi的网络状态值，为新产生的网络状态值时，将矩阵M中的Mi替换为Ri。
具体地，矩阵Ri包含序列号qrcv和矩阵M的第i行Mi包含序列号qlast时，若qrcv>qlast，则表明矩阵Ri中的网络状态值相对于矩阵M中的Mi的网络状态值，为新产生的网络状态值，则控制器会将Mi替换为Ri。
在将矩阵M中的Mi替换为Ri后，由于矩阵Ri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tref(i)＝tupdate(i)-EDCi×Tnode确定生成包含mii的感知数据包的参考时刻tref(i)，根据表达式tref(w)＝tupdate(w)-EDCw×Tnode确定无线传感器节点i的各邻居节点生成包含rw的感知数据包的参考时刻tref(w)，w∈NBi；
然后，当控制器确定tref(i)大于tref(w)时，将mww替换为rw；
其中，tupdate(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，tupdate(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，Tnode表示无线传感器节点的工作周期，EDCi是无线传感器节点i的网络状态值，EDCw是无线传感器节点w的网络状态值。需要说明的是，当mww替换为rw后，则表明mww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mww的参考时刻为tref(w)＝tupdate(i)-EDCi×Tnode。
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mij>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mii>mjj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mij≤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，从而能够确定无线传感网的整体的网络状态。
如图2b所示，为无线传感器节点在无线传感网的整体的网络状态的确定中所做的处理过程示意图，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Tm向基站节点发送感知数据包，其中，汇报周期Tm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Tm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Tmin。
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Tm，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Tm-1+Δt≤Tmax，则确定Tm为Tm-1+Δt，其中，Δt为预设的时间增量，Tmax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Tm。
(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Tm-1*a≥Tmin，则确定Tm为Tm-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Tm。
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，具体包括以下两个步骤：
步骤31，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EDCi和其邻居列表的长度|NBi|以及其邻居节点的网络状态的网络状态值。
步骤32，根据表达式
Figure BDA0001226835890000121
确定波动参数fi，其中，|NBi|是无线传感器节点i的邻居列表的长度，NBi(t)是无线传感器节点i的第t个邻居，EDCi是无线传感器节点i的网络状态值，
Figure BDA0001226835890000131
是无线传感器节点i的第t个邻居节点的网络状态值，
Figure BDA0001226835890000132
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，从而能够确定无线传感网的整体的网络状态。
为解决现有技术中的各节点只能根据节点间的有向关系确定是否对接收到的数据包进行转发操作，不能满足上层应用需求的问题，本申请实施例提供一种无线传感网的角色分配参数确定装置，如图3所示，包括如下功能单元：
状态确定单元31，用于确定无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态，其中，各无线传感器节点的发送模态，包括无线传感器节点本身支持发送的数据的模态，网络状态包括各无线传感器节点之间的有向连接关系；
角色确定单元32，用于根据确定的网络状态和发送模态，确定各无线传感器节点的角色分配参数，以便各所述无线传感器节点根据所述角色分配参数确定自身的角色。
上述装置实施例的具体工作流程是，首先，状态确定单元31，确定无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态，然后，角色确定单元32，根据确定的网络状态和发送模态，确定各无线传感器节点的角色分配参数，以便各所述无线传感器节点根据所述角色分配参数确定自身的角色。这样便能够解决现有技术中各节点只能根据节点间的有向关系确定是否对接收到的数据包进行转发操作，不能满足上层应用需求的问题。
本申请实施例中，无线传感网的角色分配参数确定的具体实施方式可以有很多种，在一种实施方式中，角色确定单元32，具体用于：
根据无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态，确定各无线传感器节点的转发模态；
根据确定的各无线传感器节点的发送模态和转发模态，确定各无线传感器节点的角色分配参数。
在一种实施方式中，角色确定单元32，具体用于：
根据确定的网络状态，确定第一无线传感器节点到基站节点的路径中包含的无线传感器节点所构成的第一集合，其中第一无线传感器节点为无线传感网中的任一无线传感器节点；
将第一无线传感器节点的发送模态，添加到第二无线传感器节点的转发模态中，其中，第二无线传感器节点为第一集合中的任一无线传感器节点。
在一种实施方式中，角色确定单元32，具体用于：
确定无线传感网中的第三无线传感器节点的子节点，该第三无线传感器节点为无线传感网中的任一无线传感器节点；
将第三无线传感器节点的子节点的发送模态和/或转发模态，添加到第三无线传感器节点的转发模态中。
在一种实施方式中，其中，确定无线传感网中的第三无线传感器节点的子节点，是通过下述单元确定的：
跳数确定单元33，用于根据网络状态，确定无线传感网中的第三无线传感器节点到基站节点的第一跳数，以及第三无线传感器节点的邻居节点到所述基站节点的第二跳数，其中，第一跳数为第三无线传感器节点到基站节点的最短跳数，第二跳数为第三无线传感器节点的邻居节点到基站节点的最短跳数；
子节点确定单元34，用于当确定第一跳数小于第二跳数时，则确定该第三无线传感器节点的邻居节点为第三无线传感器节点的子节点。
在上层应用需求发生改变时，可以确定无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态，并根据确定的网络状态和发送模态确定各无线传感器节点的角色分配参数，这样各无线传感器节点便可以根据其角色分配参数确定自身的角色，从而能够解决现有技术中各节点只能根据节点间的有向关系确定是否对接收到的数据包进行转发操作，不能满足上层应用需求的问题。
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 (4)

1.一种无线传感网的角色分配参数确定方法，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：
确定所述无线传感网的网络状态和各所述无线传感器节点的发送模态，所述无线传感器节点的发送模态，包括所述无线传感器节点本身支持发送的数据的模态，所述网络状态包括各所述无线传感器节点之间的有向连接关系；
根据所述网络状态和所述发送模态，确定各所述无线传感器节点的角色分配参数，以便各所述无线传感器节点根据所述角色分配参数确定自身的角色；
其中，所述根据所述网络状态和所述发送模态，确定各所述无线传感器节点的角色分配参数，具体包括：
根据所述网络状态和所述发送模态，确定各所述无线传感器节点的转发模态；根据确定的各所述无线传感器节点的发送模态和转发模态，确定各所述无线传感器节点的角色分配参数；
其中，所述根据所述网络状态和所述发送模态，确定各所述无线传感器节点的转发模态，具体包括：
根据所述网络状态，确定第一无线传感器节点到基站节点的路径中包含的无线传感器节点所构成的第一集合，所述第一无线传感器节点为所述无线传感网中的任一无线传感器节点；将所述第一无线传感器节点的发送模态，添加到第二无线传感器节点的转发模态中，所述第二无线传感器节点为所述第一集合中的任一无线传感器节点；
或者，所述根据所述网络状态和所述发送模态，确定各所述无线传感器节点的转发模态，具体包括：
确定所述无线传感网中的第三无线传感器节点的子节点，所述第三无线传感器节点为所述无线传感网中的任一无线传感器节点；将所述子节点的发送模态和/或转发模态，添加到所述第三无线传感器节点的转发模态中；
其中，所述根据确定的各所述无线传感器节点的发送模态和转发模态，确定各所述无线传感器节点的角色分配参数，具体包括：
在确定各所述无线传感器节点的转发模态后，对所述无线传感网中的任一所述无线传感器节点v，若确定所述无线传感器节点v的发送模态为s(v)，转发模态为f(v)，则确定所述无线传感器节点v的角色分配参数为role(v)＝s(v)∪f(v)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述无线传感网中的第三无线传感器节点的子节点，具体包括：
根据所述网络状态，确定所述无线传感网中的第三无线传感器节点到基站节点的第一跳数，以及所述第三无线传感器节点的邻居节点到所述基站节点的第二跳数，所述第一跳数为所述第三无线传感器节点到所述基站节点的最短跳数，所述第二跳数为所述第三无线传感器节点的邻居节点到所述基站节点的最短跳数；
当确定所述第一跳数小于所述第二跳数时，则确定所述邻居节点为所述第三无线传感器节点的子节点。
3.一种无线传感网的角色分配参数确定装置，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，所述装置包括：
状态确定单元，用于确定所述无线传感网的网络状态和各无线传感器节点的发送模态，各所述无线传感器节点的发送模态，包括各所述无线传感器节点本身支持发送的数据的模态，所述网络状态包括各所述无线传感器节点之间的有向连接关系；
角色分配参数确定单元，用于根据所述网络状态和所述发送模态，确定各所述无线传感器节点的角色分配参数，以便各所述无线传感器节点根据所述角色分配参数确定自身的角色；
其中，所述角色分配参数确定单元，具体用于：
根据所述网络状态和所述发送模态，确定各所述无线传感器节点的转发模态；
根据确定的各所述无线传感器节点的发送模态和转发模态，确定各所述无线传感器节点的角色分配参数；
其中，所述角色分配参数确定单元，具体用于：
根据所述网络状态，确定第一无线传感器节点到基站节点的路径中包含的无线传感器节点所构成的第一集合，所述第一无线传感器节点为所述无线传感网中的任一无线传感器节点；将所述第一无线传感器节点的发送模态，添加到第二无线传感器节点的转发模态中，所述第二无线传感器节点为所述第一集合中的任一无线传感器节点；
或者，所述角色分配参数确定单元，具体用于：
确定所述无线传感网中的第三无线传感器节点的子节点，所述第三无线传感器节点为所述无线传感网中的任一无线传感器节点；将所述子节点的发送模态和/或转发模态，添加到所述第三无线传感器节点的转发模态中；
其中，所述角色分配参数确定单元，具体用于：在确定各所述无线传感器节点的转发模态后，对所述无线传感网中的任一所述无线传感器节点v，若确定所述无线传感器节点v的发送模态为s(v)，转发模态为f(v)，则确定所述无线传感器节点v的角色分配参数为role(v)＝s(v)∪f(v)。
4.如权利要求3所述的装置，确定所述无线传感网中的第三无线传感器节点的子节点，是通过下述单元确定的：
跳数确定单元，用于根据所述网络状态，确定所述无线传感网中的第三无线传感器节点到基站节点的第一跳数，以及所述第三无线传感器节点的邻居节点到所述基站节点的第二跳数，所述第一跳数为所述第三无线传感器节点到所述基站节点的最短跳数，所述第二跳数为所述第三无线传感器节点的邻居节点到所述基站节点的最短跳数；
子节点确定单元，用于当确定所述第一跳数小于所述第二跳数时，则确定所述邻居节点为所述第三无线传感器节点的子节点。
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