專利名稱：無線傳感器網(wǎng)絡簇間快速通信方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡領域，特別涉及無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議設計領域，具體給出一 種無線傳感器網(wǎng)絡簇間快速通信方法，盡管可將給出的特征應用于其他網(wǎng)絡設計中。
背景技術：
無線傳感器網(wǎng)絡通常是由許多資源受限的節(jié)點組成的多跳自組織網(wǎng)絡，在環(huán)境監(jiān) 測、軍事管理、工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)等諸多領域有著廣泛的應用。由于無線傳感器網(wǎng)絡單個 節(jié)點的能量和處理能力比較有限，節(jié)點通常需要通過協(xié)作的方式感知、采集和處理信息并 發(fā)送給匯聚節(jié)點，故此類網(wǎng)絡對能耗、延遲、可靠性等方面性能有較高的要求。在無線傳感器網(wǎng)絡的應用中，通常節(jié)點的數(shù)量比較大，分布范圍比較廣，大范圍的 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)使得采用平面自組織的方式構(gòu)建網(wǎng)絡難以滿足性能要求。而分簇機制能夠較好地 增強網(wǎng)絡規(guī)模增大時候數(shù)據(jù)通信能力，保持網(wǎng)絡的可擴展性方面性能，并能增強能耗管理 和較好融入拓撲控制方法。在分簇的網(wǎng)絡組織結(jié)構(gòu)中，簇內(nèi)節(jié)點通常分為簇頭和普通節(jié)點， 簇頭節(jié)點通常管理局部的通信，然后通過簇頭間的協(xié)作將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點。在實際的 應用中普通節(jié)點先將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱仡^節(jié)點并在簇頭節(jié)點進行緩存，簇頭節(jié)點在適當?shù)臅r候 通過簇頭間協(xié)作方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點，如圖1所示。在基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡中，通常的通信過程是由簇內(nèi)的普通節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù) 給本簇的簇頭節(jié)點，然后簇頭節(jié)點之間組成一定的通信方式間網(wǎng)內(nèi)收集到的數(shù)據(jù)傳輸給匯 聚節(jié)點以便進行處理和控制。由于簇內(nèi)節(jié)點收集到的數(shù)據(jù)都發(fā)給本簇的簇頭節(jié)點，使得簇 頭節(jié)點上的數(shù)據(jù)負荷很重，數(shù)據(jù)包在簇頭積壓從而嚴重影響網(wǎng)絡的通信性能。為此需要合 理組織簇頭間的通信方式，使得簇頭收集到數(shù)據(jù)后能夠快速高效地傳輸給匯聚節(jié)點，并能 合理調(diào)度傳輸過程以降低能耗。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題，提供無線傳感器網(wǎng)絡簇間 快速通信方法。技術方案無線傳感器網(wǎng)絡簇間快速通信方法，其具體內(nèi)容為按照分簇方式組織網(wǎng)絡，簇頭間形成鏈式的傳輸通路，簇間通信過程分為預約階 段和數(shù)據(jù)通信階段兩部分，其通信過程包括以下步驟①在預約階段源簇頭預先通過發(fā)送很短的傳輸請求包RP并沿著簇頭組成的多跳 鏈路傳輸?shù)絽R聚節(jié)點，當RP經(jīng)過每個簇頭時，簇頭節(jié)點會在RP中對應的字段中填寫本次需 要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目。②匯聚節(jié)點收到RP后回復一個預約確認包CP并沿著逆向路徑傳輸回發(fā)起請求的 源簇頭，沿途接收CP的簇頭節(jié)點根據(jù)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目得知具體通信時間并合理調(diào) 度睡眠/喚醒以及通信過程。③在數(shù)據(jù)通信階段，數(shù)據(jù)包從源簇頭開始發(fā)送，沿著預約的傳輸路徑采用類似多級流水線方式將數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)絽R聚節(jié)點。匯聚節(jié)點接收完數(shù)據(jù)后，返回一個數(shù)據(jù)確認包KP沿著反向路徑傳輸?shù)皆创仡^，沿途接收到KP的簇頭得知數(shù)據(jù)是否被正確接收，一旦發(fā)現(xiàn) 數(shù)據(jù)包在傳輸過程中丟失則在下一次啟動重傳。④為避免長期運行導致的節(jié)點時鐘偏差，每隔一定的時間由匯聚節(jié)點發(fā)起一個同步矯正過程，沿著CP包傳輸?shù)穆窂綄R聚節(jié)點的時間信息通知給所有的簇頭節(jié)點以維持 時間同步。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，其中的步驟①包括以下步驟1)源簇頭構(gòu)建一個RP包，其中包含了一個專門記錄每個簇頭需要發(fā)送數(shù)據(jù)包數(shù) 目的字段，將自身需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目記錄在相應的字段中，然后發(fā)送RP包給傳輸通路 上的下一跳簇頭節(jié)點。2)中間簇頭收到RP包后，根據(jù)當前數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)包數(shù)目和每次最大允許 發(fā)送數(shù)據(jù)包的限制，計算本次需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目，在收到的RP包中對應的字段中填寫 本次需要傳輸數(shù)據(jù)包數(shù)目，然后將RP包轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳簇頭節(jié)點。其中的步驟1)中記錄每個簇頭需要發(fā)送數(shù)據(jù)包的字段組織方式具體為首先計 算簇頭需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目，然后計算存儲數(shù)據(jù)包數(shù)目需要的字節(jié)數(shù)。其中存儲每個簇 頭節(jié)點數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)目的信息位數(shù)可表示為 =Iog^，而記錄所有簇頭節(jié)點數(shù)據(jù)包發(fā)送 數(shù)目信息需要的字節(jié)數(shù)為Hbyte = nbitXNh。/8，其中Nhmax為每次簇間傳輸過程中最大允許數(shù) 據(jù)包發(fā)送數(shù)目，Nhc為簇頭節(jié)點的數(shù)目。其中步驟2)計算本次需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目Nhbst的具體方法為為限制每個簇 頭節(jié)點在每次簇間傳輸過程中最大允許數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)目Nhmax，而節(jié)點當前緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)包 數(shù)目為Nheur,當Nhmax < Nhcur時，本次需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目為Nhmax，否則本次需要發(fā)送的 數(shù)據(jù)包數(shù)目設置為Nh·。作為本發(fā)明的又一優(yōu)選方式，所述步驟②具體為匯聚節(jié)點沿著RP包的反向路徑 發(fā)送CP包給源簇頭節(jié)點，每個簇頭節(jié)點收到CP包后計算需要睡眠的時間，直到需要自己發(fā) 送數(shù)據(jù)的時刻醒來進行數(shù)據(jù)通信。其中每個簇頭節(jié)點收到CP包后計算需要睡眠的時間具體方法為設每個簇頭需 要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目依次為Al，Bi, Cl,...，傳輸一個數(shù)據(jù)包所需要的時間為Tp，則睡眠時 間為 TpX (Al)+TpX (A1+B1)+TPX (A1+B1+C1)+...。作為本發(fā)明的又一優(yōu)選方式，所述步驟③包括以下步驟1)源簇頭根據(jù)本次需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)目Nhbst，發(fā)送Nhbst個數(shù)據(jù)包，然后進入睡 眠以降低功耗，經(jīng)過計算得到的時間結(jié)束后喚醒。2)中間簇頭根據(jù)預定的時間喚醒，從前一跳接收到的數(shù)據(jù)包后加上本節(jié)點需要發(fā) 送的數(shù)據(jù)包，然后發(fā)送采用一次發(fā)送多個數(shù)據(jù)包的方式傳遞給下一跳的簇頭，發(fā)送完畢進 入睡眠以降低能耗。3)當匯聚節(jié)點接收到所有的數(shù)據(jù)包后，回復一個確認數(shù)據(jù)包KP并沿著數(shù)據(jù)傳輸 的逆向路徑傳遞到源簇頭，沿途每個中間簇頭根據(jù)KP包中的信息確定自身發(fā)送的數(shù)據(jù)包 是否被正確接收，以判斷是否需要在下次通信進行重傳。作為本發(fā)明的再一優(yōu)選方式，所述步驟④具體方法為協(xié)議設計中預設一個時間 Tb, 一旦協(xié)議運行超過Tb，則簇頭節(jié)點在CP包中對應的字段捎帶一個時間信息，將匯聚節(jié)點的時間信息沿著簇頭間數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪嫦蚵窂絺鬏數(shù)矫總€簇頭節(jié)點，使得所有的簇頭節(jié)點根據(jù)這個時間信息進行同步，避免長期運行導致的時鐘漂移。有益效果本發(fā)明中采用的無線傳感器網(wǎng)絡簇間快速通信方法，使簇頭節(jié)點收集 到的數(shù)據(jù)能及時傳輸給匯聚節(jié)點避免嚴重積壓問題，很大程度提高了傳輸效率，使得數(shù)據(jù) 包傳輸?shù)耐掏侣省⒀舆t性能大大提高。通過計算數(shù)據(jù)包的傳輸時間精確設定睡眠和喚醒時 間，能在不影響傳輸性能條件下很好地降低能耗。此外通過匯聚節(jié)點實現(xiàn)的同步機制能很 好解決簇頭節(jié)點運行的時間偏差問題。


圖1分簇的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖，圖2簇間通信過程示意圖，圖3預約發(fā)送包RP和預約確認包CP的格式。其中有PT包類型，LEN 包長度， DA 目的地址，ToS =Sink節(jié)點時間，PNNS 需要發(fā)送的報數(shù)目，CRC循環(huán)冗余效驗，CHn簇頭號。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和具體實施實例對本發(fā)明的技術方案進行進一步說明。圖1為傳 感器網(wǎng)絡分簇結(jié)構(gòu)圖，通信方式為簇內(nèi)普通節(jié)點首先將數(shù)據(jù)包發(fā)送給簇頭節(jié)點，然后簇頭 節(jié)點組成多跳鏈式傳輸通路，數(shù)據(jù)從源簇頭沿著這個鏈式通路傳輸?shù)絽R聚節(jié)點sink。在每次數(shù)據(jù)發(fā)送前，源簇頭預先通過發(fā)送很短的傳輸請求包RP并沿著簇頭組成 的多跳鏈路傳輸?shù)絽R聚節(jié)點，如圖2所示。由于每個簇頭都有可能有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，并且事 先不知道其他簇頭需要發(fā)送多少數(shù)據(jù)包，為確定整個簇間通信的時間以便節(jié)點能夠合理控 制睡眠時間，源簇頭在發(fā)起通信時構(gòu)建一個RP包沿著簇頭組成的多跳鏈路快速傳輸?shù)絽R 聚節(jié)點，其中包含了一個專門記錄每個簇頭需要發(fā)送數(shù)據(jù)包數(shù)目的字段，如圖3所示。RP包 的結(jié)構(gòu)具體為首先根據(jù)最大需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目計算存儲數(shù)據(jù)包數(shù)目需要的字節(jié)數(shù)。 為避免過長的傳輸延遲，在協(xié)議設計中限制每個簇頭節(jié)點在每次簇間傳輸過程中最大允許 數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)目Nhmax，另外假設簇頭節(jié)點的數(shù)目為Nh。，則RP包按照位圖方式組織和管理簇 頭需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目。例如簇頭節(jié)點最大允許的發(fā)送數(shù)目為3，則用2比特空間表示簇 頭需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目，即時用00、01、10、11分別代表0、1、2、3個需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包，故 一個字節(jié)可以存儲4個節(jié)點的數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)目信息。故按照這種組織方式，存儲每個簇頭 節(jié)點數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)目的信息位數(shù)可表示為 =Iogfw，而記錄所有簇頭節(jié)點數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù) 目信息需要的字節(jié)數(shù)為nbyte = nbitXNh。/8。故RP包中都有預留的相應位置以存放每個簇 頭需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目。中間簇頭收到RP包后，根據(jù)當前數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)包數(shù)目和每次最大允許發(fā) 送數(shù)據(jù)包的限制，計算本次需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目，計算本次需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目Nhbst 的具體方法為為節(jié)點首先檢查當前緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)包數(shù)目為Nheur,當發(fā)現(xiàn)Nhmax < Nhcur時， 本次需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目Nhbst設置為Nhmax，否則本次需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目Nhbst設置 為Nheur。然后節(jié)點在收到的RP包中對應的字段中填寫本次需要傳輸數(shù)據(jù)包數(shù)目，然后將RP 包轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳簇頭節(jié)點。在接收完RP包后不立即進行確認以減小開銷。
當匯聚節(jié)點接收到RP包后構(gòu)建一個CP包，并將RP包的信息復制到CP包中，然后 丟棄RP包。CP包中除了包含RP包的信息外，還預留了一個時間字段用于存儲匯聚節(jié)點的 時間信息，以便定時執(zhí)行時間同步功能，如圖3所示。匯聚節(jié)點沿著RP包的反向路徑發(fā)送 CP包給源簇頭，鏈路中每個簇頭收到CP包后計算需要睡眠的時間并進入睡眠，直到需要自 己發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻醒來進行數(shù)據(jù)通信。其中每個簇頭節(jié)點收到CP包后計算需要睡眠的時 間具體方法為設每個簇頭需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目依次為Al，Bi，Cl，...，傳輸一個數(shù)據(jù)包 所需要的時間為 Tp，則睡眠時間為 Tsleep = TpX (Al)+TpX (A1+B1)+TPX (A1+B1+C1)+...。在簇頭節(jié)點真正進行數(shù)據(jù)傳輸時，采用類似多級流水線的方式將數(shù)據(jù)快速高效地傳輸給匯聚節(jié)點。由于每個簇頭節(jié)點可能沒有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，也可能有多個數(shù)據(jù)需要發(fā)送， 故沿著簇頭向匯聚節(jié)點的路徑傳輸過程中，數(shù)據(jù)包的數(shù)目通常會逐漸增多。如圖2中，簇頭 1需要發(fā)送一個數(shù)據(jù)包(Al)，簇頭2需要發(fā)送兩個數(shù)據(jù)包(Β1、Β2)，簇頭3沒有數(shù)據(jù)包需要 發(fā)送，簇頭4需要發(fā)送3個數(shù)據(jù)包(D1、D2、D3)，則傳輸過程中，當前簇頭節(jié)點不僅要將自己 的數(shù)據(jù)包發(fā)送給下一跳節(jié)點，還需要將從上一跳簇頭節(jié)點收到的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳節(jié)點 中。由于靠近匯聚節(jié)點的簇頭節(jié)點需要一段時間才能收到數(shù)據(jù)包，在傳輸開始就處于偵聽 狀態(tài)會耗費需要不必要的能耗，故每個節(jié)點根據(jù)CP中得到的消息，在沒有收到數(shù)據(jù)包前進 入睡眠以降低能耗，然后在輪到自己需要接收和發(fā)送數(shù)據(jù)時醒來進行數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)點在此 過程中睡眠的時間Tslrap計算方法如前所述。當匯聚節(jié)點接收到所有的數(shù)據(jù)包后，回復一個確認數(shù)據(jù)包KP并沿著數(shù)據(jù)傳輸?shù)?逆向路徑傳遞到源簇頭，KP包中包含了本次傳輸丟失的數(shù)據(jù)包編號，以進行選擇性確認告 知所有的簇頭節(jié)點已經(jīng)被正確傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包編號，沿途每個中間簇頭根據(jù)KP包中的信息 確定自身發(fā)送的數(shù)據(jù)包是否被正確接收。例如本次通信過程共發(fā)送13個數(shù)據(jù)包，其中簇頭 3發(fā)送數(shù)據(jù)包的編號為4、5。如果傳輸過程中數(shù)據(jù)包4由于某些原因被破壞或者丟失，則匯 聚節(jié)點無法正確接收到數(shù)據(jù)包4，則它在KP包中記錄數(shù)據(jù)包4，當KP傳遞給源簇頭的過程 中，簇頭3得知數(shù)據(jù)包4丟失，則在下次傳輸過程中重傳丟失的數(shù)據(jù)包4。通過這種選擇性 確認的方式，使得簇頭在傳輸發(fā)生錯誤時候不需要立即啟動重傳機制，從而避免影響到其 它正常的數(shù)據(jù)包，提高了傳輸效率。由于簇頭節(jié)點運行過程中也存在時鐘漂移，當簇頭節(jié)點運行一段時間后各節(jié)點的 時鐘偏差超過一定程度就會導致通信錯誤，故簇頭節(jié)點之間需要定期進行同步以保證正確 的通信。簇頭節(jié)點的同步是由匯聚節(jié)點發(fā)起的，協(xié)議設計中預設一個時間Tb，一旦協(xié)議運行 超過Tb，則簇頭節(jié)點在CP包中對應的字段捎帶一個時間信息，將匯聚節(jié)點的時間信息沿著 簇頭間數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪嫦蚵窂絺鬏數(shù)矫總€簇頭節(jié)點，使得所有的簇頭節(jié)點能夠進行同步，保 持和匯聚節(jié)點具有相同的時間信息。
權利要求
一種無線傳感器網(wǎng)絡簇間快速通信方法，其特征在于簇頭間形成鏈式的傳輸通路，簇間通信過程分為預約階段和數(shù)據(jù)通信階段兩部分，通信過程包括以下步驟①在預約階段的開始源簇頭預先通過發(fā)送很短的預約發(fā)送包RP并沿著簇頭組成的多跳鏈路傳輸?shù)絽R聚節(jié)點，當RP經(jīng)過每個中間簇頭時，中間簇頭會在RP包中對應的字段中填寫本次需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目。②匯聚節(jié)點收到RP后回復一個預約確認包CP并沿著逆向路徑傳輸回發(fā)起請求的源簇頭，沿途接收CP的簇頭節(jié)點根據(jù)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目得知具體通信時間并合理調(diào)度睡眠/喚醒以及通信過程。③在數(shù)據(jù)階段數(shù)據(jù)包從源簇頭開始發(fā)送，沿著預約好的傳輸路徑采用類似多級流水線方式將數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)絽R聚節(jié)點，匯聚節(jié)點接收完數(shù)據(jù)后，返回一個數(shù)據(jù)確認包KP沿著反向路徑傳輸?shù)皆垂?jié)點，沿途接收到KP的簇頭得知數(shù)據(jù)是否被正確接收，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包在傳輸過程中丟失則在下一次啟動重傳，④為避免長期運行導致的節(jié)點時鐘偏差，每隔一定的時間由匯聚節(jié)點發(fā)起一次同步過程，匯聚節(jié)點發(fā)送同步包并沿著CP傳輸?shù)穆窂綄R聚節(jié)點的時間信息通知給所有的簇頭節(jié)點以維持時間同步。
2.根據(jù)權利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡簇間快速通信方法，其特征在于所述步驟① 包括以下步驟1)源簇頭構(gòu)建一個RP，其中包含了一個專門記錄每個簇頭需要發(fā)送數(shù)據(jù)包數(shù)目的字 段，將自身需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目記錄在相應的字段中，然后發(fā)送RP給傳輸通路上的下一 跳簇頭節(jié)點，2)中間簇頭收到RP后，根據(jù)當前數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)包數(shù)目和每次最大允許發(fā)送數(shù) 據(jù)包的限制，計算本次需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目，在收到的RP中對應的字段中填寫本次需要 傳輸數(shù)據(jù)包數(shù)目，然后將RP包轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳簇頭節(jié)點。
3.根據(jù)權利要求2所述的無線傳感器網(wǎng)絡簇間快速通信方法，其特征在于所述步驟1) 中記錄每個簇頭需要發(fā)送數(shù)據(jù)包的字段組織方式具體為首先計算簇頭需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包 數(shù)目，然后計算存儲數(shù)據(jù)包數(shù)目需要的字節(jié)數(shù)。令Nhmax為每次簇間傳輸過程中最大允許 數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)目，Nhc為簇頭節(jié)點的數(shù)目，則存儲每個簇頭節(jié)點數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)目的信息位數(shù) nbir可表示為 =Iogf^，而記錄所有簇頭節(jié)點數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)目信息需要的字節(jié)數(shù)Iibyte表示 為 nbyte = nbitXNhc/8。
4.根據(jù)權利要求2所述的無線傳感器網(wǎng)絡簇間快速通信方法，其特征在于所述步驟2) 計算本次需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目Nhbst的具體方法為為限制每個簇頭節(jié)點在每次簇間傳 輸過程中最大允許數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)目Nhmax，而節(jié)點當前緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)包數(shù)目為Nh。m，當Nhmax < Nhcur時，本次需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目為Nhmax，否則本次需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目設置為 Nhcur0
5.根據(jù)權利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡簇間快速通信方法，其特征在于所述步驟② 具體為匯聚節(jié)點沿著RP的反向路徑發(fā)送CP給源簇頭節(jié)點，每個簇頭節(jié)點收到CP后計算 需要睡眠的時間，直到需要自己發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻醒來進行數(shù)據(jù)通信。
6.根據(jù)權利要求5所述的無線傳感器網(wǎng)絡簇間快速通信方法，其特征在于每個簇頭 節(jié)點收到CP后計算需要睡眠的時間具體方法為設相鄰三個簇頭當前需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)目依次為Al，Bi，Cl，傳輸一個數(shù)據(jù)包所需要的時間為Tp，則睡眠時間依次為TpX(Al), TpX (Al)+TpX (Α1+Β1), TpX (Al)+TpX (Al+Bl)+TpX (A1+B1+C1)。
7.根據(jù)權利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡簇間快速通信方法，其特征在于所述步驟③ 包括以下步驟1)源簇頭根據(jù)本次需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)目Nhbst，發(fā)送Nhbst個數(shù)據(jù)包，然后進入睡眠以 降低功耗，經(jīng)過計算得到的時間結(jié)束后喚醒以接收ΚΡ，2)中間簇頭根據(jù)預定的時間喚醒，從前一跳接收到的數(shù)據(jù)包后加上本節(jié)點需要發(fā)送的 數(shù)據(jù)包，然后發(fā)送采用一次發(fā)送多個數(shù)據(jù)包的方式傳遞給下一跳的簇頭，發(fā)送完畢進入睡 眠以降低能耗，并在合適的時間醒來接收ΚΡ，3)當匯聚節(jié)點接收到所有的數(shù)據(jù)包后，回復一個數(shù)據(jù)確認包KP并沿著數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪?向路徑傳遞到源簇頭，沿途每個中間簇頭根據(jù)KP包中的信息確定自身發(fā)送的數(shù)據(jù)包是否 被正確接收，如果丟失則在下次重傳丟失的數(shù)據(jù)包。
8.根據(jù)權利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡簇間快速通信方法，其特征在于所述步驟④ 具體方法為通信過程中預設一個時間Tb，一旦節(jié)點運行時間超過Tb，則簇頭節(jié)點在CP包中 對應的字段記錄一個時間信息，將匯聚節(jié)點的時間信息沿著簇頭間數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪嫦蚵窂絺?輸?shù)矫總€簇頭節(jié)點，使得所有的簇頭節(jié)點根據(jù)這個時間信息進行同步，避免長期運行導致 的時鐘漂移。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡簇間快速通信方法，包括簇頭之間組成鏈式的傳輸通道，在每次通信的開始源簇頭預先通過發(fā)送很短的預約發(fā)送包(RP)并沿著簇頭組成的多跳鏈路快速傳遞到匯聚節(jié)點，當RP經(jīng)過每個中間簇頭時，中間簇頭在RP中對應的字段中填寫本次需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)目。匯聚節(jié)點收到RP后回復一個預約確認包(CP)并沿著逆向路徑傳輸回發(fā)起請求的源簇頭，沿途接收CP的簇頭根據(jù)自身需要發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)目合理調(diào)度睡眠和通信過程。最后簇頭之間形成多跳傳輸通道，采用類似多級流水線方式將數(shù)據(jù)快速傳遞到匯聚節(jié)點，本發(fā)明能有效提高簇間通信的效率，較大程度降低傳輸延遲和能耗。
文檔編號H04W40/02GK101801057SQ201010109808
公開日2010年8月11日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權日2010年2月10日
發(fā)明者劉昊, 吳建輝, 姚國良, 張萌, 時龍興, 田茜, 陳昊 申請人:東南大學