一种无线传感网络中动态拓扑的测量方法_2

文档序号:8366115阅读:来源:国知局
最新被恢复出的一跳所对应的节点的所有邻居节点所分配到的序号所构成的等差数列的公差;
若&的值等于Y 3-Ζ3,则将X3的值更新为:Ν 3Χ Ζ3+Υ3-Ζ3;
步骤(4):在所述管理服务器所接收到的当前数据包的路径信息的最新被恢复出的一跳所对应的节点所保存的邻居节点的节点ID与其分配到的序号的映射关系中,查找序号X3所对应的节点ID ;将查找到的节点ID所对应的邻居节点作为该当前数据包的路径信息的最新被恢复出的一跳,并将该邻居节点的节点ID保存,同时,将该当前数据包中的路径特征值更新为:(M-1- (X3-Y3) /Z3) /N3,并返回执行所述步骤(2)。
[0010]与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明在传感节点上只要求进行少量的四则运算,因此传感节点上的计算负担很低;本发明在管理服务器恢复路径信息时仅需要对两项四则运算公式进行K次迭代,其中K为数据包传输路径所经过的传感节点数量,相较于现有技术,其路径信息恢复过程的计算负担很低、恢复效率很高;本发明中,传感节点在生成数据包时向其中添加的网络特征值的数据位数可根据网络规模、性能需求而进行灵活变化,因此本发明的数据包路径恢复能力和网络传输负担是可配置的,使得它可以适应于任意规模的无线传感网络;本发明方法与无线传感网络的数据丢包率无关,因此可以在较差的网络通信质量下恢复出精确的数据包传输路径。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的一个实施例中的无线传感器网络的结构示意图。
[0012]图2是本发明无线传感网络中动态拓扑的测量方法的流程示意图。
[0013]图3是无线传感网的管理服务器恢复数据包路径信息步骤的流程示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0015]本发明进行无线传感网络中动态拓扑的测量涉及无线传感网的建立阶段和运行阶段。具体的测量方法如下:
(一)在无线传感网的建立阶段执行有步骤I至步骤3:
步骤1:无线传感网中的每一个传感节点向外广播自己的节点ID,并记录下自己所能接收到的其他传感节点所广播的数据包中的源节点ID,将各所述源节点ID所对应的传感节点作为自己的邻居节点。以图1所示的无线传感器网络结构为例,传感节点A只能收到传感节点D的广播,其邻居节点只有传感节点D ;传感节点B的邻居节点包括传感节点D和E ;而汇聚节点S的邻居节点则包括传感节点A、B、C。
[0016]步骤2:每一个传感节点为自己的每一个邻居节点分配一个序号,各传感节点的所有邻居节点的序号呈等差数列;将每个邻居节点的节点ID与其分配到的序号的映射关系保存起来。例如,可由I开始每次递增I地为各邻居节点分配序号,这样可使后续需要计算的步骤更简化。在如图1所示的无线传感器网络中,对于传感节点B而言,它可为其邻居节点D、E分别分配序号I和2 ;汇聚节点S可为其邻居节点A、B、C分别分配序号1、2、3。
步骤3:每一个传感节点将自己所保存的邻居节点的节点ID与其分配到的序号的映射关系发送给汇聚节点,再由汇聚节点将该映射关系转发给无线传感网的管理服务器。为了确保所述该映射关系最终能够正确地被管理服务器接收,建议使用可靠传输协议来发送所述映射关系。
[0017](二)在无线传感网的运行阶段执行有传感节点生成并发送数据包步骤、传感节点转发数据包步骤、汇聚节点转发数据包步骤和无线传感网的管理服务器恢复数据包路径信息步骤。其中,
1.传感节点生成并发送数据包步骤包括:
(I)每个传感节点在自己生成的数据包中额外添加一个数据域,所述数据域包括一个路径特征值和一个溢出标记位。其中,路径特征值的数据位越多,路径特征值越不容易溢出,对数据包路径的恢复能力越强,但为网络带来多余的传输负担也越大,因此,建议将路径特征值设置为16位或32位。溢出标记位只表示溢出与未溢出两种状态,只需占用I位数据位。将所述路径特征值和溢出标记位初始化为O。
[0018](2)然后将添加有数据域的数据包送入发送队列。
[0019]2.传感节点转发数据包步骤包括:每个传感节点在转发数据包时,根据被转发的数据包的上一跳传感节点的ID,在该传感节点上所保存的邻居节点的ID与其被分配到的序号的映射关系中,查找到该被转发的数据包的上一跳传感节点所对应的序号;然后将被转发的数据包中的当前路径特征值更新为:MXNJh(X1-Y1)/Z1并判断更新结果是否发生溢出,其中,M表示被转发的数据包的当前路径特征值,N1表示传感节点的所有邻居节点的数量,X1表示该被转发的数据包的上一跳传感节点所对应的序号,Y1表示传感节点的所有邻居节点所分配到的序号所构成的等差数列的最小项,〖1表示该等差数列的公差;如果更新结果发生溢出,则将被转发的数据包的溢出标记位记为I并将被转发的数据包送入转发队列;如果更新结果未发生溢出,则保持被转发的数据包的溢出标记位记不变并将被转发的数据包送入转发队列。如图1所示的无线网络结构中,传感节点B接收到了来自传感节点D的数据包,该数据包的路径特征值为O,溢出标记位为O。传感节点B为传感节点D分配的序号为1,根据上述公式将数据包的路径特征值更新为1,溢出标记位不变,然后将数据包送入转发队列。
[0020]3.汇聚节点转发数据包步骤包括:汇聚节点在转发数据包时,根据被转发的数据包的上一跳传感节点的ID,在汇聚节点上所保存的邻居节点的ID与其分配到的序号的映射关系中,查找到该被转发的数据包的上一跳传感节点所对应的序号;然后将被转发的数据包中的当前路径特征值更新为MXN2+l+(X2-Y2)/Z2并判断更新结果是否发生溢出,其中,M表示被转发的数据包的当前路径特征值,队表示汇聚节点的所有邻居节点的数量,X 2表示该被转发的数据包的上一跳传感节点所对应的序号,Y2表示汇聚节点的所有邻居节点所分配到的序号所构成的等差数列的最小项,4表示该等差数列的公差;如果更新结果发生溢出,则将被转发的数据包的溢出标记位记为I并将被转发的数据包送入转发队列;如果更新结果未发生溢出,则保持被转发的数据包的溢出标记位不变并将被转发的数据包送入转发队列。如图1所示的无线网络结构中,汇聚节点S收到了来自传感节点B转发来的数据包,该数据包的路径特征值为1,溢出标记位为O。汇聚节点有3个邻居节点(即传感节点A、B、C),其中传感节点B的对应序号为2,根据公式MXN2+l+(X2-Y2)/Z2将传感节点B转发来的数据包的路径特征值更新为5。由于该更新结果未发生溢出,所以保持溢出标记位为O不变,然后将数据包转发给管理服务器。
[0021](三)无线传感网的管理服务器恢复数据包路径信息步骤包括:
步骤(I):无线传感网的管理服务器接收到经由汇聚节点转发而来的当前数据包后,判断所接收到的当前数据包中的溢出标记位的值:如果所接收到的当前数据包中的溢出标记位的值为1,则认为所接收到的当前数据包的路径信息无法恢复而结束对该当前数据包的恢复路径信息步骤;如果所接收到的当前数据包中的溢出标记位的值为0,则认为汇聚节点为该当前数据包的路径信息的最新被恢复出的一跳,并将汇聚节点的节点ID保存,并执行步骤(2)。
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