专利名称：无线传感器网络数据监测方法
技术领域：
本发明属于网络技术领域，具体涉及一种无线传感器网络BiAble式数据监测方法。
背景技术：
无线传感器网络包含大量的传感器节点，可感知周围的信息，能够感知的信息有 环境温度、湿度等等。基于无线传感器网络的应用常需要对一些异常的传感器感知到的异 常数据进行预警处理，而异常的感知数据往往出现在一个很小的范围内，通常在某个节点 的k跳范围内的节点上。因此我们需要能够对这些异常区域进行感知并对感知数据进行监 测。最简单直观的监测方法是每个结点将自己的传感模块得到的数据定期向Sink节 点报告。由Sink节点定期得到被监测区域传感器结点的所有当前感知数据，Sink结点根 据所有结点的取值找到警戒值超标的区域。另一种数据监测方法是随机BiAble式的预警方法，这种方法不需要每个结点按 照某个时间间隔定期通过耗费能量的多跳数据传输向Sink结点汇报当前的感知数据，而 是每个结点定期产生BiAble，即定期向周围k跳范围广播状态监测消息(k是一个相对网络 尺寸来说较小的值)，若发现监测值超标则向Sink结点报告，若监测值未超标则不做任何 处理，等待下一个检查周期。第一种方法需要每个结点将感知的数据通过其他结点的转发传回Sink节点，每 个节点既需要承担定期感知数据的任务又需要承担其他节点向Sink节点汇报时的消息传 递任务。这两部分任务都会消耗传感器网络上结点的大量能量，缩短传感器网络的生命期。第二种方法需要每个结点定期向周围k跳交换状态消息，虽然能够在一定程度 上减少不必要的结点向Sink节点的汇报消息的数量，从而减少无线传感器结点间消息传 递的能量消耗，但仍然会带来一些冗余的消息交换。比如，两个相距很近(小于k跳)的结 点同时向周围k跳范围广播状态监测消息，会使某些结点在很短的时间间隔内重复感知和 汇报数据，带来不必要的能量消耗。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出了一种无线传感器网络BiAble式数据监测 方法，所述方法在传感器网络中部署后，能够以一个低能耗的方式定期监测传感器数据，探 测可能的数据异常的区域。本发明的技术方案为无线传感器网络BiAble式数据监测方法，所述监测方法在 无线传感器网络中设置有节点和Sink节点，所述节点能够产生BiAble，所述BiAble是所 述节点向周围k跳(k是一个相对网络尺寸来说较小的值)范围内广播状态监测消息，所述 Sink节点为汇聚节点，就是能够接受所有节点传输包的某个特殊节点；所述监测方法通过一次网络结点间的”Grading”消息传播实现对BiAble中心的
3选取，Bubble中心的选取满足两个最近的BiAble不会有太多重合，利用这些距离适当的 Bubble，检测是否在本BiAble区域内有异常数据出现，及时向Sink结点汇报。所述“Grading”消息传播的具体过程为"Grading"消息传播由Sink结点发起一次生成树(spanning)传播过程，实现 Bubble中心(称为i级结点)的选取，所述i级结点记为距所述Sink结点i*(2k+l)跳的 结点，目的是使相邻级别的结点间的距离不小于业+1跳，避免相邻级别的结点作为BiAble 中心产生重叠的BiAble (半径为k)，每个结点首先检查自己是否收到过“Grading”消息，若 是，则直接丢弃该消息，若否，则检查自己是否是第iM2k+l)跳结点，若是则标注自己是i 级结点，否则继续转发“Grading”消息，直到所有结点都收到过“Grading”消息为止。本发明具有如下有益效果1)本发明是完全分布式实现；2)在无线传感器网络中选取一部分结点而不是全部作为BiAble中心，可以极大 地减少不必要的传感器结点间消息传输，延长无线传感器网络生命周期；3)使用生成树(spanning tree)方式进行一次消息传递，得到所有的BiAble中 心，消耗的消息量较少；4)Bubble中心间的距离适当，使得由Bubble中心产生的距离最近的两个Bubble 不会有太多的重合，利用这些距离适当的BiAble，检测是否在本BiAble区域内有异常数据 出现，及时向Sink结点汇报，可以减少不必要的传感器结点间消息传输，延长无线传感器 网络生命周期。
图1表示当k = 2时“Grading”消息的传播示意图，图中箭头表示一次消息以一 种生成树(spanning)的方式在结点间的传递。图2为以图1所示的传感器网络拓扑结构为例，从图1的得到的4个1级结点和 5个2级结点作为BiAble中心，定期向周围结点广播k( = 2)为半径的BiAble，执行定期 传感器数据监测示意图。
具体实施例方式以下结合实施例进一步说明。参见图1和图2所示，本发明去除了一些冗余消息交换。本发明在无线传感器网 络中设置有节点和Sink节点，所述节点能够产生BiAb 1 e，所述BiAb 1 e是所述节点向周围k 跳(k是一个相对网络尺寸来说较小的值)范围内广播状态监测消息，所述Sink节点为汇 聚节点，就是能够接受所有节点传输包的某个特殊节点。本发明是在无线传感器网络中选取一部分结点作为BiAble中心，Bubble中心的 选取满足两个最近的BiAble不会有太多重合。利用这些距离适当的BiAble，检测是否在本 BiAble区域内有异常数据出现，及时向Sink结点汇报。本方法可以极大地减少不必要的传 感器结点间消息传输，延长无线传感器网络生命周期。本发明为选取BiAble (半径为k)中 心，使得所有BiAb 1 e中心产生的BiAb 1 e之间没有太多重合，本方法通过一次网络结点间的 “Grading”消息传播实现对BiAble中心的选取，其过程如下
"Grading"消息传播由Sink结点发起一次生成树(spanning)传播过程，实现 BiAble中心(在算法中称为i级结点)的选取。这里的i级结点记为距Sink结点每 i*(2k+l)跳的结点，目的是使相邻级别的结点间的距离不小于业+1跳，避免相邻级别的结 点作为BiAble中心产生重叠的Bubble (半径为k)。该过程的实现需要每个结点首先检 查自己是否收到过“Grading”消息，若是，则直接丢弃该消息，若否，则检查自己是否是第 i* (2k+l)跳结点，若是则标注自己是i级结点，否则继续转发“Grading”消息，直到所有结 点都收到过” Grading”消息为止。图1显示的是k = 2时“Grading”消息传播后得到的所 有i级结点，以上“Grading”消息传播仅实现了相邻级结点间的距离不小于业+1跳，但同 级结点间的距离仍有可能小于业+1跳。图2为以图1所示的传感器网络拓扑结构为例，从 图1的得到的4个1级结点和5个2级结点作为BiAble中心，定期向周围结点广播k(= 2)为半径的BiAble，执行定期传感器数据监测。因此，如图2所示，本方法可保证BiAble 中心的选取满足两个最近的BiAble不会有太多重合。本发明有以下优点1)本发明可以减少冗余消息交换；2)本发明是在无线传感器网络中选取一部分结点作为BiAble中心，Bubble中心 的选取满足两个最近的BiAble不会有太多重合。利用这些距离适当的BiAble，检测是否在 本BiAble区域内有异常数据出现，及时向Sink结点汇报。3)本发明可以极大地减少不必要的传感器结点间消息传输，延长无线传感器网络 生命周期。
权利要求
1.无线传感器网络BiAble式数据监测方法，所述监测方法在无线传感器网络中设置 有节点和Sink节点，所述节点能够产生BiAble，所述BiAble是所述节点向周围k跳(k是 一个相对网络尺寸来说较小的值)范围内广播状态监测消息，所述Sink节点为汇聚节点， 就是能够接受所有节点传输包的某个特殊节点，其特征在于所述监测方法通过一次网络结点间的”Grading”消息传播实现对BiAble中心的选取， BiAble中心的选取满足两个最近的BiAble不会有太多重合，利用这些距离适当的BiAble， 检测是否在本BiAble区域内有异常数据出现，及时向Sink结点汇报。
2.根据权利要求1所述的无线传感器网络BiAble式数据监测方法，其特征在于所述 “Grading”消息传播的具体过程为“Grading”消息传播由Sink结点发起一次生成树(spanning)传播过程，实现BiAble 中心(称为i级结点)的选取，所述i级结点记为距所述Sink结点iM2k+l)跳的结点，目 的是使相邻级别的结点间的距离不小于业+1跳，避免相邻级别的结点作为BiAble中心产 生重叠的BiAble (半径为k)，每个结点首先检查自己是否收到过“Grading”消息，若是，则 直接丢弃该消息，若否，则检查自己是否是第i* (2k+l)跳结点，若是则标注自己是i级结 点，否则继续转发“Grading”消息，直到所有结点都收到过“Grading”消息为止。
全文摘要
本发明涉及一种无线传感器网络Bubble式数据监测方法，所述监测方法在无线传感器网络中设置有节点和Sink节点，所述节点能够产生Bubble，所述Bubble是所述节点向周围k跳(k是一个相对网络尺寸来说较小的值)范围内广播状态监测消息，所述Sink节点为汇聚节点，就是能够接受所有节点传输包的某个特殊节点；所述监测方法通过一次网络结点间的”Grading”消息传播实现对Bubble中心的选取，Bubble中心的选取满足两个最近的Bubble不会有太多重合，利用这些距离适当的Bubble，检测是否在本Bubble区域内有异常数据出现，及时向Sink结点汇报。
文档编号H04W24/00GK102075975SQ20111000328
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月10日 优先权日2011年1月10日
发明者张俊虎 申请人:张俊虎