CN112584455A - 中继节点切换的数据传输方法、装置、系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种中继节点切换的数据传输方法、装置、传感器节点设备和存储介质。该方法，包括：传感器网络的基站根据传感器节点的位置信息对传感器节点进行分层和分簇；各个分簇内的传感器以及各个分簇间的特定传感器节点通过信息传递实现传输路径的确定，最终实现簇内数据传输，簇间由第一节点将对应路由节点添加到路由表；第一节点接收所属的簇内的传感器节点的节点数据，并从路由表中选择中继节点和备用中继节点周期切换备用，并将节点数据发送到中继节点；中继节点从对应的路由表中选择传输代价最小的路由节点作为中继节点并进行节点数据的转发，直至节点数据发送到基站。本方案实现了对无线传感器网络中的能耗优化，并提高传输效率。

Description

中继节点切换的数据传输方法、装置、系统和存储介质

技术领域

本发明实施例涉及网络技术领域，尤其涉及中继节点切换的数据传输方法、装置、系统和存储介质。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。整体而言，无线传感器网络可以视为通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。

发明人在应用无线传感器网络的过程中发现，当无线传感器网络中存在大量无线传感器节点时，无线传感器网络向数据处理中心的数据汇总传输会带来较高的能量消耗。

发明内容

本发明提供了一种中继节点切换的数据传输方法、装置、系统和存储介质，以解决现有技术无线传感器网络中数据汇总的能量消耗较高的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种中继节点切换的数据传输方法，包括：

传感器网络的基站根据传感器节点的位置信息对所述传感器节点进行分层和分簇；

所述基站向所述传感器节点广播参考信息，所述参考信息包括分层信息和分簇信息；

在每一个数据传输周期，第一节点向所属的簇内的传感器节点广播迁移信息，每预设偶数个数据传输周期向所述传感器网络广播自身的运行状态信息以获取其它簇中的第一节点的反馈信息，所述迁移信息携带有一个节点标识，所述第一节点为当前迁移周期的头节点；

所述节点标识对应的传感器节点确认为下一数据传输周期的第一节点；

所述第一节点将路由节点添加到路由表，所述路由节点为所述反馈信息中位于下一层的簇的第一节点；

所述第一节点接收所属的簇内的传感器节点的节点数据，并从所述路由表中选择传输代价最小和第二小的路由节点分别作为中继节点和备用中继节点，并将所述节点数据发送到所述中继节点，所述中继节点和备用中继节点交替作为相邻两个数据传输周期中继节点；

所述中继节点从对应的路由表中选择中继节点进行所述节点数据的转发，直至所述节点数据发送到所述基站。

进一步的，所述传感器网络的基站根据传感器节点的位置信息对所述传感器节点进行分层和分簇之前，还包括：

所述基站向所述传感器节点广播信息获取通知，以获取所述传感器节点的位置信息。

进一步的，所述迁移信息通过如下步骤得到：

判断所述第一节点的剩余能量，当所述剩余能量小于前一周期的剩余能量的预设比例，则基于剩余能量和节点位置从所述第一节点所属的簇选择一个传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息。

进一步的，所述基于剩余能量和节点位置从所述第一节点所属的簇选择一个传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息，具体为：

从所述第一节点所属的簇选择剩余能量与到所述第一节点的距离的比值最大的传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息。

第二方面，本发明实施例还提供了一种中继节点切换的数据传输装置，包括：

分层分簇单元，用于传感器网络的基站根据传感器节点的位置信息对所述传感器节点进行分层和分簇；

第一广播单元，用于所述基站向所述传感器节点广播参考信息，所述参考信息包括分层信息和分簇信息；

第二广播单元，用于在每一个数据传输周期，第一节点向所属的簇内的传感器节点广播迁移信息，每预设偶数个数据传输周期向所述传感器网络广播自身的运行状态信息以获取其它簇中的第一节点的反馈信息，所述迁移信息携带有一个节点标识，所述第一节点为当前迁移周期的头节点；

节点迁移单元，用于所述节点标识对应的传感器节点确认为下一数据传输周期的第一节点；

节点添加单元，用于所述第一节点将路由节点添加到路由表，所述路由节点为所述反馈信息中位于下一层的簇的第一节点；

数据发送单元，用于所述第一节点接收所属的簇内的传感器节点的节点数据，并从所述路由表中选择传输代价最小和第二小的路由节点分别作为中继节点和备用中继节点，并将所述节点数据发送到所述中继节点，所述中继节点和备用中继节点交替作为相邻两个数据传输周期中继节点；

数据转发单元，用于所述中继节点从对应的路由表中选择中继节点进行所述节点数据的转发，直至所述节点数据发送到所述基站。

进一步的，所述装置，还包括：

信息请求单元，用于所述基站向所述传感器节点广播信息获取通知，以获取所述传感器节点的位置信息。

进一步的，迁移信息通过如下步骤得到：

判断所述第一节点的剩余能量，当所述剩余能量小于前一周期的剩余能量的预设比例，则基于剩余能量和节点位置从所述第一节点所属的簇选择一个传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息。

进一步的，所述基于剩余能量和节点位置从所述第一节点所属的簇选择一个传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息，具体为：

从所述第一节点所属的簇选择剩余能量与到所述第一节点的距离的比值最大的传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息。

第三方面，本发明实施例还提供了一种无线传感器网络系统，包括基站和多个无线传感器，所述基站和多个无线传感器均包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述无线传感器网络实现如第一方面任一所述的中继节点切换的数据传输方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的中继节点切换的数据传输方法。

上述中继节点切换的数据传输方法、装置、网络系统和存储介质，传感器网络的基站根据传感器节点的位置信息对所述传感器节点进行分层和分簇；所述基站向所述传感器节点广播参考信息，所述参考信息包括分层信息和分簇信息；在每一个数据传输周期，第一节点向所属的簇内的传感器节点广播迁移信息，每预设偶数个数据传输周期向所述传感器网络广播自身的运行状态信息以获取其它簇中的第一节点的反馈信息，所述迁移信息携带有一个节点标识，所述第一节点为当前迁移周期的头节点；所述节点标识对应的传感器节点确认为下一数据传输周期的第一节点；所述第一节点将路由节点添加到路由表，所述路由节点为所述反馈信息中位于下一层的簇的第一节点；所述第一节点接收所属的簇内的传感器节点的节点数据，并从所述路由表中选择传输代价最小和第二小的路由节点分别作为中继节点和备用中继节点，并将所述节点数据发送到所述中继节点，所述中继节点和备用中继节点交替作为相邻两个数据传输周期中继节点；所述中继节点从对应的路由表中选择中继节点进行所述节点数据的转发，直至所述节点数据发送到所述基站。本方案实现了对无线传感器网络中的大量无线传感器节点向数据处理中心进行数据汇总过程的能耗优化；中继节点和备用中继节点在一定时间内的周期切换也能够有效减少计算任务，在维持一定平衡的同时提高传输效率。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种中继节点切换的数据传输方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的一种中继节点切换的数据传输装置的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种传感器网络设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

需要注意的是，由于篇幅所限，本申请说明书没有穷举所有可选的实施方式，本领域技术人员在阅读本申请说明书后，应该能够想到，只要技术特征不互相矛盾，那么技术特征的任意组合均可以构成可选的实施方式。

下面对各实施例进行详细说明。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种中继节点切换的数据传输方法的流程图。实施例中提供的中继节点切换的数据传输方法可以由用于中继节点切换的数据传输的各种操作设备执行，该操作设备可以通过软件和/或硬件的方式实现，该操作设备可以是两个或多个物理实体构成，也可以是一个物理实体构成。

本方案具体针对的应用场景是较大规模无线传感器网络，尤其是无线传感器网络组成的排队网络。当前这种无线传感器网络一般采用分簇结构，以两个簇为例，每个簇中都可能存在到达节点，传输节点和汇聚节点，其中汇聚节点负责本簇内的感知节点与另一簇的汇聚节点之间的通信。本方案中所述的第一节点即汇聚节点，在本方案中，各个节点可动态切换执行第一节点的功能。

具体的，参考图1，该中继节点切换的数据传输方法，具体包括：

步骤S101：传感器网络的基站根据传感器节点的位置信息对所述传感器节点进行分层和分簇。

在本方案中，基站对传感器节点的分层和分簇均基于各个传感器节点的位置信息确认。一般来说，基站本身也有位置信息以及其它的基础信号参数，基于各自的位置信息可以得到各个设备之间的物理距离，基站把所有节点根据与自身的距离划分为多个层，即以一种类似于以基站为圆心的圆环划分的方式对所有传感器节点进行分层，在每一层再根据数量和/或层内的传感器节点的距离关系进行簇的划分，但是在该步骤中，并不能基于分层和分簇即实现数据的传输，而是需要后续过程对各个节点进行路径规划，生成数据传输路径，在路径的基础上实现数据传输。

在初次实施本方案时，位置信息通过前置动作实现，即在步骤S101之前，还包括：

步骤S100：所述基站向所述传感器节点广播信息获取通知，以获取所述传感器节点的位置信息。

当然，还可以是每次传感器网络中的传感器节点发生变化，例如有新增、删除、移动时，直接在后台根据变化情况进行数据更新，基站直接从后台获取所有传感器节点的数据即可得到对应的位置信息，并对应进行后续的数据传输过程。

在后续实施时，可以直接根据初始实施本方案时获得的位置信息进行传感器网络的数据传输，必要的情况下，例如在有新增传感器节点或者传感器节点掉线有重新确认无线传感器网络的需求时，重新执行步骤S100，获取无线传感器网络中最新的网络状态信息。

步骤S102：所述基站向所述传感器节点广播参考信息，所述参考信息包括分层信息和分簇信息。

基站向传感器节点广播参考信息，用于各个传感器节点确认对应的簇分配状态。参考信息具体可以以粗略信息，也可以是精确信息。粗略信息即仅在参考信息中记录各层半径范围以及各簇在各层中的范围以及对应的簇的标识，传感器节点根据相关范围确认自身所述的簇以及对应的簇标识，是否属于同一个簇通过簇的标识确认，精确信息是参考信息中已经明确各层对应的簇以及各簇对应的传感器节点，各个传感器节点直接读取参考信息即可确认自身的分簇结果。

在具体实施过程中，步骤S102可以包括步骤S1021和步骤S1022：

步骤S1021：所述基站根据所述位置信息确认所述传感器网络的节点密度和节点数量；

步骤S1022：所述基站基于所述节点密度和节点数量计算所述传感器网络的分层信息和分簇信息。

一般来说，分层和分簇需要根据传感器网络的规模、节点密度、节点总数量等参数确定，必要的时候还需要参考传感器节点的数据传输量的需求。在具体分簇和分层处理过程中，首先要确认的是分层的数量以及分层的半径，然后计算每一层对应的簇的数量，在本方案中，每个簇中的传感器节点的数量并不相同，整体采用一种不均匀分簇的方式，以实现尽可能平衡不同层中的流量负载。在传感器网络的规模、节点密度、节点总数量、分簇数量的基础上，进一步完成分簇得到具体的具体的分簇信息，在具体实现时，本方案中的分簇基于集中式聚类算法实现，即所述分簇信息根据集中式聚类算法确认。

步骤S103：在每一个数据传输周期，第一节点向所属的簇内的传感器节点广播迁移信息，每预设偶数个数据传输周期向所述传感器网络广播自身的运行状态信息以获取其它簇中的第一节点的反馈信息，所述迁移信息携带有一个节点标识，所述第一节点为当前迁移周期的头节点。

在具体实现数据传输时，每个簇的第一节点负载对簇内传感器节点的数据汇总以及对簇外向基站的数据转发。为实现以上汇总和转发过程，需要通过广播相关信息的方式实现传输路径的确认。对簇内而言，簇内各个传感器节点直接将数据发送到第一节点即可完成数据汇总，对簇外而言，则需要规划如何通过其它簇中的第一节点实现数据向基站的传输。

本方案中，以数据传输周期的方式进行数据传输路径的连接路径稳定和传输速度稳定之间的平衡。在一个数据传输周期内，不是直接对数据进行传输，而是要通过广播的方式确认当前数据传输周期向基站发送数据过程时的下一传感器节点，以及下一数据传输周期簇内的第一节点。发送数据过程时的下一传感器节点需要其它簇内的传感器节点的反馈，下一数据传输周期簇内的第一节点直接通知即可。

在具体对下一次周期的第一节点的确认时，第一节点对应迁移目标，即迁移信息通过如下步骤得到：

判断所述第一节点的剩余能量，当所述剩余能量小于前一周期的剩余能量的预设比例，则基于剩余能量和节点位置从所述第一节点所属的簇选择一个传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息。

具体来说，从所述第一节点所属的簇选择剩余能量与到所述第一节点的距离的比值最大的传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息。

通过选择剩余能量最大的传感器节点作为下一数据传输周期的第一节点，可以保证每个周期第一节点的数据传输能量需求，进而保证传感器数据能有效传输。

步骤S104：所述节点标识对应的传感器节点确认为下一数据传输周期的第一节点。

节点标识对应的传感器节点确认为下一数据传输周期的第一节点仅仅是当前数据传输周期响应于迁移信息的标记，在当前数据传输周期并不对实际传输过程产生影响，仅仅是在下一数据传输周期，在分层和分簇不发生变化的情况下，从该传感器节点开始执行步骤S103。也就是说，如果在当前数据传输周期之后有步骤S101的执行，则步骤S104中对第一节点的确认并不对实际传输过程不起作用，该确认无效。

步骤S105：所述第一节点将路由节点添加到路由表，所述路由节点为所述反馈信息中位于下一层的簇的第一节点。

在前序处理过程的基础上，本方案实际以基站为圆心进行分层处理，即各层向传感器网络的中心进行数据传输，外层的某个簇的第一节点可能会将靠近基站的相邻一层的多个簇的第一节点能被添加到路由表中作为路由节点。只要这些第一节点接收到广播之后能进行对应反馈，表示其可以进行后续向基站的传输。

而本方案中所描述的步骤S101-步骤S107并不是一个簇内或一个第一节点的传输过程，各个簇内的所有节点均依照步骤S101-步骤S107执行，那么每个第一节点均能获得下一层的至少一个第一节点作为路由节点。上一层的簇的第一节点和下一层的簇的第一节点层层相连，依次传输，最终实现从任何一个簇的第一节点向基站的数据传输。

步骤S106：所述第一节点接收所属的簇内的传感器节点的节点数据，并从所述路由表中选择传输代价最小和第二小的路由节点分别作为中继节点和备用中继节点，并将所述节点数据发送到所述中继节点，所述中继节点和备用中继节点交替作为相邻两个数据传输周期中继节点。

步骤S107：所述中继节点从对应的路由表中选择中继节点进行所述节点数据的转发，直至所述节点数据发送到所述基站。

在预设偶数(例如20、44)个数据传输周期进行广播，一次广播可以在这偶数个数据传输周期确认一定范围内固定的中继节点。在这偶数个数据传输周期的第一个数据传输周期，选择路由表中传输代价最小的路由节点作为中继节点，同时选择传输代价第二小的路由节点作为备用中继节点。在具体计算过程中，所述中继节点与所述第一节点之间的代价可以通过最小代价函数计算。在第一个数据传输周期通过中继节点进行数据传输，在后续数据传输周期，交替切换，即在这偶数个数据传输周期的第二个数据传输周期用最初确认的备用中继节点作为中继节点，第三个数据传输周期用最初确认的中继节点作为中继节点，以此类推。而中继节点也采用相同的方式选择中继节点和备用中继节点，最终将节点数据发送到基站。整体而言，在簇内通过第一节点转移的方式和簇间基于传输代价选择中继节点的方式，有效平衡了每个簇内的能量消耗，而且根据能够能量消耗的偏移进行自适应平衡，实现数据传输路径的动态更新。而且中介节点和备用中继节点的交替变化也能在减少信号处理任务，保证一定的自适应平衡的同时有效提高数据传输效率。

上述，传感器网络的基站根据传感器节点的位置信息对所述传感器节点进行分层和分簇；所述基站向所述传感器节点广播参考信息，所述参考信息包括分层信息和分簇信息；在每一个数据传输周期，第一节点向所属的簇内的传感器节点广播迁移信息，每预设偶数个数据传输周期向所述传感器网络广播自身的运行状态信息以获取其它簇中的第一节点的反馈信息，所述迁移信息携带有一个节点标识，所述第一节点为当前迁移周期的头节点；所述节点标识对应的传感器节点确认为下一数据传输周期的第一节点；所述第一节点将路由节点添加到路由表，所述路由节点为所述反馈信息中位于下一层的簇的第一节点；所述第一节点接收所属的簇内的传感器节点的节点数据，并从所述路由表中选择传输代价最小和第二小的路由节点分别作为中继节点和备用中继节点，并将所述节点数据发送到所述中继节点，所述中继节点和备用中继节点交替作为相邻两个数据传输周期中继节点；所述中继节点从对应的路由表中选择中继节点进行所述节点数据的转发，直至所述节点数据发送到所述基站。本方案实现了对无线传感器网络中的大量无线传感器节点向数据处理中心进行数据汇总过程的能耗优化。中继节点和备用中继节点在一定时间内的周期切换也能够有效减少计算任务，在维持一定平衡的同时提高传输效率。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种中继节点切换的数据传输装置的结构示意图。参考图2，该中继节点切换的数据传输装置包括：分层分簇单元210、第一广播单元220、第二广播单元230、节点迁移单元240、节点添加单元250、数据发送单元260和数据转发单元270。

其中，分层分簇单元210，用于传感器网络的基站根据传感器节点的位置信息对所述传感器节点进行分层和分簇；第一广播单元220，用于所述基站向所述传感器节点广播参考信息，所述参考信息包括分层信息和分簇信息；第二广播单元230，用于在每一个数据传输周期，第一节点向所属的簇内的传感器节点广播迁移信息，每预设偶数个数据传输周期向所述传感器网络广播自身的运行状态信息以获取其它簇中的第一节点的反馈信息，所述迁移信息携带有一个节点标识，所述第一节点为当前迁移周期的头节点；节点迁移单元240，用于所述节点标识对应的传感器节点确认为下一数据传输周期的第一节点；节点添加单元250，用于所述第一节点将路由节点添加到路由表，所述路由节点为所述反馈信息中位于下一层的簇的第一节点；数据发送单元260，用于所述第一节点接收所属的簇内的传感器节点的节点数据，并从所述路由表中选择传输代价最小和第二小的路由节点分别作为中继节点和备用中继节点，并将所述节点数据发送到所述中继节点，所述中继节点和备用中继节点交替作为相邻两个数据传输周期中继节点；数据转发单元270，用于所述中继节点从对应的路由表中选择中继节点进行所述节点数据的转发，直至所述节点数据发送到所述基站。

在上述实施例的基础上，所述装置，还包括：

信息请求单元，用于所述基站向所述传感器节点广播信息获取通知，以获取所述传感器节点的位置信息。

在上述实施例的基础上，迁移信息通过如下步骤得到：

判断所述第一节点的剩余能量，当所述剩余能量小于前一周期的剩余能量的预设比例，则基于剩余能量和节点位置从所述第一节点所属的簇选择一个传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息。

在上述实施例的基础上，所述基于剩余能量和节点位置从所述第一节点所属的簇选择一个传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息，具体为：

从所述第一节点所属的簇选择剩余能量与到所述第一节点的距离的比值最大的传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息。

本发明实施例提供的中继节点切换的数据传输装置包含在中继节点切换的数据传输设备中，且可用于执行上述实施例一中提供的任一中继节点切换的数据传输方法，具备相应的功能和有益效果。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种传感器网络设备的结构示意图，如图3所示，该终端设备包括处理器310、存储器320、输入装置330、输出装置340以及通信装置350；终端设备中处理器310的数量可以是一个或多个，图3中以一个处理器310为例；终端设备中的处理器310、存储器320、输入装置330、输出装置340以及通信装置350可以通过总线或其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。

存储器320作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的中继节点切换的数据传输方法对应的程序指令/模块(例如，中继节点切换的数据传输装置中的分层分簇单元210、第一广播单元220、第二广播单元230、节点迁移单元240、节点添加单元250、数据发送单元260和数据转发单元270)。处理器310通过运行存储在存储器320中的软件程序、指令以及模块，从而执行终端设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的中继节点切换的数据传输方法。

存储器320可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器320可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器320可进一步包括相对于处理器310远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置330可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与终端设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。

上述终端设备包含中继节点切换的数据传输装置，可以用于执行任意中继节点切换的数据传输方法，具备相应的功能和有益效果。

另外需要说明的是，本实施例中的各个单元/模块并不是完全实施于同一设备中，而是在一个无线传感器网络系统中对应分布到不同功能定义的设备，对各个设备间传输的信号进行对应处理，各个单元/模块通过传输的信号的对应处理构成一个完整的综合体，最终实现设计目标。

实施例四

本发明实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行本申请任意实施例中提供的中继节点切换的数据传输方法中的相关操作，且具备相应的功能和有益效果。

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。本申请是参照根据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。存储器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)。存储器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。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种中继节点切换的数据传输方法，其特征在于，包括：

传感器网络的基站根据传感器节点的位置信息对所述传感器节点进行分层和分簇；

所述基站向所述传感器节点广播参考信息，所述参考信息包括分层信息和分簇信息；

在每一个数据传输周期，第一节点向所属的簇内的传感器节点广播迁移信息，每预设偶数个数据传输周期向所述传感器网络广播自身的运行状态信息以获取其它簇中的第一节点的反馈信息，所述迁移信息携带有一个节点标识，所述第一节点为当前迁移周期的头节点；

所述节点标识对应的传感器节点确认为下一数据传输周期的第一节点；

所述第一节点将路由节点添加到路由表，所述路由节点为所述反馈信息中位于下一层的簇的第一节点；

所述第一节点接收所属的簇内的传感器节点的节点数据，并从所述路由表中选择传输代价最小和第二小的路由节点分别作为中继节点和备用中继节点，并将所述节点数据发送到所述中继节点，所述中继节点和备用中继节点交替作为相邻两个数据传输周期中继节点；

所述中继节点从对应的路由表中选择中继节点进行所述节点数据的转发，直至所述节点数据发送到所述基站。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器网络的基站根据传感器节点的位置信息对所述传感器节点进行分层和分簇之前，还包括：

所述基站向所述传感器节点广播信息获取通知，以获取所述传感器节点的位置信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述迁移信息通过如下步骤得到：

判断所述第一节点的剩余能量，当所述剩余能量小于前一周期的剩余能量的预设比例，则基于剩余能量和节点位置从所述第一节点所属的簇选择一个传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于剩余能量和节点位置从所述第一节点所属的簇选择一个传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息，具体为：

从所述第一节点所属的簇选择剩余能量与到所述第一节点的距离的比值最大的传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息。

5.一种中继节点切换的数据传输装置，其特征在于，包括：

分层分簇单元，用于传感器网络的基站根据传感器节点的位置信息对所述传感器节点进行分层和分簇；

第一广播单元，用于所述基站向所述传感器节点广播参考信息，所述参考信息包括分层信息和分簇信息；

第二广播单元，用于在每一个数据传输周期，第一节点向所属的簇内的传感器节点广播迁移信息，每预设偶数个数据传输周期向所述传感器网络广播自身的运行状态信息以获取其它簇中的第一节点的反馈信息，所述迁移信息携带有一个节点标识，所述第一节点为当前迁移周期的头节点；

节点迁移单元，用于所述节点标识对应的传感器节点确认为下一数据传输周期的第一节点；

节点添加单元，用于所述第一节点将路由节点添加到路由表，所述路由节点为所述反馈信息中位于下一层的簇的第一节点；

数据发送单元，用于所述第一节点接收所属的簇内的传感器节点的节点数据，并从所述路由表中选择传输代价最小和第二小的路由节点分别作为中继节点和备用中继节点，并将所述节点数据发送到所述中继节点，所述中继节点和备用中继节点交替作为相邻两个数据传输周期中继节点；

数据转发单元，用于所述中继节点从对应的路由表中选择中继节点进行所述节点数据的转发，直至所述节点数据发送到所述基站。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：

信息请求单元，用于所述基站向所述传感器节点广播信息获取通知，以获取所述传感器节点的位置信息。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述迁移信息通过如下步骤得到：

判断所述第一节点的剩余能量，当所述剩余能量小于前一周期的剩余能量的预设比例，则基于剩余能量和节点位置从所述第一节点所属的簇选择一个传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述基于剩余能量和节点位置从所述第一节点所属的簇选择一个传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息，具体为：

从所述第一节点所属的簇选择剩余能量与到所述第一节点的距离的比值最大的传感器节点的节点标识添加到所述迁移信息。

9.一种无线传感器网络系统，其特征在于，包括基站和多个无线传感器，所述基站和多个无线传感器均包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述无线传感器网络实现如权利要求1-4任一所述的中继节点切换的数据传输方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一所述的中继节点切换的数据传输方法。

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