CN110366274A - 一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法 - Google Patents

一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了环境监测技术领域的一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法，具体收集步骤如下，S1：选取服务器服务内某个节点；S2：通过无线传感器节点实现数据的收发和处理功能；S3：获取所选区域内的生态信息；S4：发送的码元信息嵌入在数据包的特征中；S5：数据包级跨协议通信和码元级跨协议通信进行数据的共享和优化，本发明通过跨协议通信的无线传感器进行生态信息的收集；对无线传感器节点构成的局域网选择最合适的协议完成收集工作；跨层协议设计使得物理层发挥更多的主观能动性，提取物理层提供的共享参数信息，节点完成对通信模块的低能耗、低延迟控制，传递准确的信息。

Description

一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法
技术领域
本发明涉及环境监测技术领域，具体为一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法。
背景技术
近年来，世界各国都开始关注起了环境问题，由于环境的不断恶化，一些国家提出了绿色经济发展思路。其中，低碳绿色为主要的发展方向。但是，关注绿色经济的方向一般都重点在于森林资源方向，而对城市仅仅设立了简单的绿化规划等，并不与森林资源进行挂钩。但城市及其周边存在的森林却对城市的生态环境造成较大的影响，因此不可忽视两者之间的联系无线传感器网络节点能量消耗大，数据信息传输效率低，为此，我们提出一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法，具体收集步骤如下：
S1：选取服务器服务内某个节点；
S2：通过无线传感器节点实现数据的收发和处理功能；
S3：获取所选区域内的生态信息(包括光照、氧气含量、温度、湿度等数据)；
S4：发送的码元信息嵌入在数据包的特征中(包括数据包长度，时间信息，序列特征等)；
S5：数据包级跨协议通信和码元级跨协议通信进行数据的共享和优化。
进一步地，所述步骤2中，无线传感器节点构成包括微处理器，所述微处理器分别与传感单元和通信单元电性双向连接，且所述微处理器与存储器电性双向连接，所述通信单元与收发器电性双向连接，所述微处理器、传感单元、通信单元、存储器与收发器组成的整体系统分别与电源单元和软件系统电性双向连接。
进一步地，所述步骤2中，无线传感器的节点均具有独立的软硬件系统、数据收发和数据处理的功能，每个节点以Ad hoc方式进行通信，且具备动态搜索、定位和恢复链接的功能，传感器节点自组成网后，节点根据应用需求自动收集、处理信息，有选择性地部分或全部移动。
进一步地，所述步骤2中，无线传感器节点构成网络体系结构与协议栈，无线网络协议栈的分为5个层次，分别为物理层、链路层、网络层、传输层和引用层。
进一步地，所述物理层提供了简单、健壮的无线收发、信号调制机制；上层数据链层主要负责数据成帧和监测、媒体介质访问和差错控制功能；中层网络层主要负责节点路由功能；传输层主要负责数据流的传输控制以保证通信服务质量；顶层应用层提供了一系列应用软件与服务接口。
进一步地，所述步骤3中，通过传感器依次检测光照、氧气含量、温度、湿度等数据，并通过执行器进行数据的中转，最后将数据通过无线传感器节点设备共享至终端设备，获取相应的生态信息数据。
进一步地，所述步骤4中，根据应用层的Qos需求信息参数，定期在其他各个层间折中考虑某些因素进行计算，根据计算结果调整协调平面里的状态变量，采集协调平面里的状态变量，反馈给其他所需要的协议层。
进一步地，所述步骤5中，物理层向数据链路层传递误码率和节点剩余能量，依据BER信息控制数据的传输量，BER的大小反映了链路信道的状况；物理层向数据链路层和网络层传递节点剩余能量，建立基于跨协议通信的无线传感器的算法，计算各邻居节点的路径消耗，网络层将路径消耗发送给数据链路层，选择性的进行数据收发和转输任务；数据链路层将时隙控制帧发送给物理层，为节点的信道接入方式作出最终决定；网络层为物理层和数据链路层提供延迟信息，物理层选择有效交织长度，MAC层设置合适的重传计数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过跨协议通信的无线传感器进行生态信息的收集，为WSN提供调制/编码方案和可用链路质量之间的自助匹配，为衡量网络整体性提供判断和依据；对无线传感器节点构成的局域网选择最合适的协议完成收集工作，允许网络功能传递多层功能的信息，满足新应用的需求变化、网络负载变化和信道变化；跨层协议设计使得物理层发挥更多的主观能动性，获取节点剩余量后传递给上层，突破原有基于开放互联体系结构的束缚，使得各层之间不再独立，一方面完成了路由的功能，另一方面提取物理层提供的共享参数信息，向数据链路层传递节点的能量、路径能耗等信息，为MAC的通信模块控制提供参考控制和依据，依据路由层和物理层传递的共享信息，结合网络的拓扑变化，节点完成对通信模块的低能耗、低延迟控制，传递准确的信息。
附图说明
图1为本发明收集方法流程图；
图2为本发明无线传感器节点构成结构示意图；
图3为本发明跨协议通信结构框图；
图4为本发明无线传感器网络的协议栈体系结构图。
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法，具体收集步骤如下：
S1：选取服务器服务内某个节点；
S2：通过无线传感器节点实现数据的收发和处理功能；
S3：获取所选区域内的生态信息(包括光照、氧气含量、温度、湿度等数据)；
S4：发送的码元信息嵌入在数据包的特征中(包括数据包长度，时间信息，序列特征等)；
S5：数据包级跨协议通信和码元级跨协议通信进行数据的共享和优化。
所述步骤2中，无线传感器节点构成包括微处理器，所述微处理器分别与传感单元和通信单元电性双向连接，且所述微处理器与存储器电性双向连接，所述通信单元与收发器电性双向连接，所述微处理器、传感单元、通信单元、存储器与收发器组成的整体系统分别与电源单元和软件系统电性双向连接。
所述步骤2中，无线传感器的节点均具有独立的软硬件系统、数据收发和数据处理的功能，每个节点以Ad hoc方式进行通信，可以是短距离通信的蓝牙也可以，且具备动态搜索、定位和恢复链接的功能，传感器节点自组成网后，节点根据应用需求自动收集、处理信息，有选择性地部分或全部移动。
所述步骤2中，无线传感器节点构成网络体系结构与协议栈，无线网络协议栈的分为5个层次，分别为物理层、链路层、网络层、传输层和引用层。
所述物理层提供了简单、健壮的无线收发、信号调制机制；上层数据链层主要负责数据成帧和监测、媒体介质访问和差错控制功能；中层网络层主要负责节点路由功能；传输层主要负责数据流的传输控制以保证通信服务质量；顶层应用层提供了一系列应用软件与服务接口。
所述步骤3中，通过传感器依次检测光照、氧气含量、温度、湿度等数据，并通过执行器进行数据的中转，最后将数据通过无线传感器节点设备共享至终端设备，获取相应的生态信息数据。
所述步骤4中，根据应用层的Qos需求信息参数，定期在其他各个层间折中考虑某些因素进行计算，根据计算结果调整协调平面里的状态变量，采集协调平面里的状态变量，反馈给其他所需要的协议层。
所述步骤5中，物理层向数据链路层传递误码率和节点剩余能量，依据BER信息控制数据的传输量，BER的大小反映了链路信道的状况；物理层向数据链路层和网络层传递节点剩余能量，建立基于跨协议通信的无线传感器的算法，计算各邻居节点的路径消耗，网络层将路径消耗发送给数据链路层，选择性的进行数据收发和转输任务；数据链路层将时隙控制帧发送给物理层，为节点的信道接入方式作出最终决定；网络层为物理层和数据链路层提供延迟信息，物理层选择有效交织长度，MAC层设置合适的重传计数。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法，其特征在于：具体收集步骤如下：
S1：选取服务器服务内某个节点；
S2：通过无线传感器节点实现数据的收发和处理功能；
S3：获取所选区域内的生态信息(包括光照、氧气含量、温度、湿度等数据)；
S4：发送的码元信息嵌入在数据包的特征中(包括数据包长度，时间信息，序列特征等)；
S5：数据包级跨协议通信和码元级跨协议通信进行数据的共享和优化。
2.根据权利要求1所述的一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法，其特征在于：所述步骤2中，无线传感器节点构成包括微处理器，所述微处理器分别与传感单元和通信单元电性双向连接，且所述微处理器与存储器电性双向连接，所述通信单元与收发器电性双向连接，所述微处理器、传感单元、通信单元、存储器与收发器组成的整体系统分别与电源单元和软件系统电性双向连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法，其特征在于：所述步骤2中，无线传感器的节点均具有独立的软硬件系统、数据收发和数据处理的功能，每个节点以Ad hoc方式进行通信，且具备动态搜索、定位和恢复链接的功能，传感器节点自组成网后，节点根据应用需求自动收集、处理信息，有选择性地部分或全部移动。
4.根据权利要求1所述的一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法，其特征在于：所述步骤2中，无线传感器节点构成网络体系结构与协议栈，无线网络协议栈的分为5个层次，分别为物理层、链路层、网络层、传输层和引用层。
5.根据权利要求4所述的一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法，其特征在于：所述物理层提供了简单、健壮的无线收发、信号调制机制；上层数据链层主要负责数据成帧和监测、媒体介质访问和差错控制功能；中层网络层主要负责节点路由功能；传输层主要负责数据流的传输控制以保证通信服务质量；顶层应用层提供了一系列应用软件与服务接口。
6.根据权利要求1所述的一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法，其特征在于：所述步骤3中，通过传感器依次检测光照、氧气含量、温度、湿度等数据，并通过执行器进行数据的中转，最后将数据通过无线传感器节点设备共享至终端设备，获取相应的生态信息数据。
7.根据权利要求1所述的一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法，其特征在于：所述步骤4中，根据应用层的Qos需求信息参数，定期在其他各个层间折中考虑某些因素进行计算，根据计算结果调整协调平面里的状态变量，采集协调平面里的状态变量，反馈给其他所需要的协议层。
8.根据权利要求1所述的一种基于跨协议通信的无线传感器生态信息收集方法，其特征在于：所述步骤5中，物理层向数据链路层传递误码率和节点剩余能量，依据BER信息控制数据的传输量，BER的大小反映了链路信道的状况；物理层向数据链路层和网络层传递节点剩余能量，建立基于跨协议通信的无线传感器的算法，计算各邻居节点的路径消耗，网络层将路径消耗发送给数据链路层，选择性的进行数据收发和转输任务；数据链路层将时隙控制帧发送给物理层，为节点的信道接入方式作出最终决定；网络层为物理层和数据链路层提供延迟信息，物理层选择有效交织长度，MAC层设置合适的重传计数。
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