一種具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理方法及系統(tǒng)。該方法包括：步驟1，計(jì)算能量閾值或數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值，然后根據(jù)計(jì)算出的擁塞閾值得到非擁塞閾值，主網(wǎng)關(guān)定期進(jìn)行能量或數(shù)據(jù)流量的閾值判斷，若所述能量或數(shù)據(jù)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟2；步驟2，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令；步驟3，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)。本發(fā)明能克服現(xiàn)有WSN系統(tǒng)單網(wǎng)關(guān)的缺陷，從網(wǎng)關(guān)協(xié)同的角度，設(shè)計(jì)一種能夠增加網(wǎng)絡(luò)可靠性，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命，保證實(shí)時(shí)性的多網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備系統(tǒng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備技術(shù)，尤其涉及一種具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著微電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、傳感技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注，并在民用和軍事領(lǐng)域都體現(xiàn)出重大的應(yīng)用價(jià)值。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，WSN具有如下特點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)本身由許多具有感知及通信能力的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成；節(jié)點(diǎn)由電池供電，計(jì)算能力，通信能力和存儲(chǔ)資源受限。WSN中的網(wǎng)關(guān)擔(dān)負(fù)著收集傳感網(wǎng)中傳感節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)以及把收到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)中的任務(wù)。在實(shí)際的WSN應(yīng)用場(chǎng)景中，通常是多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)網(wǎng)關(guān)，如果網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)失效或者性能受到影響，相應(yīng)的就會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。另外，現(xiàn)在很多實(shí)際的WSN應(yīng)用場(chǎng)景中，網(wǎng)關(guān)不能采用傳統(tǒng)的持續(xù)供電的方式，網(wǎng)關(guān)也需要采用可再生能源和蓄電池來(lái)供電，這時(shí)網(wǎng)關(guān)的能量供給也是有限的，并且WSN網(wǎng)關(guān)的能耗要遠(yuǎn)大于一般傳感節(jié)點(diǎn)的能耗，這樣更增加了網(wǎng)關(guān)的不可靠性。這種情況下，保證網(wǎng)關(guān)的正常工作就變得尤為重要。
[0003]以一個(gè)被部署到無(wú)人值守的區(qū)域中的大規(guī)模WSN為例。由于節(jié)點(diǎn)的數(shù)量較大，并且被監(jiān)測(cè)區(qū)域可能并不適宜人類(lèi)進(jìn)入(如原始深林、火山口等)，如果網(wǎng)關(guān)受到環(huán)境突發(fā)因素的影響而性能降低甚至無(wú)法正常工作時(shí)，需要及時(shí)調(diào)整網(wǎng)關(guān)和相對(duì)應(yīng)的傳感節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。因?yàn)橐坏┚W(wǎng)關(guān)不能正常工作所帶來(lái)的影響要遠(yuǎn)比一個(gè)甚至幾個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)不能工作對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的影響大的多。但是由于網(wǎng)關(guān)自身所完成工作的特性，所以網(wǎng)關(guān)的成本要遠(yuǎn)大于傳感節(jié)點(diǎn)的成本。在考慮到成本的情況下，如何部署盡可能少的網(wǎng)關(guān)并且使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)壽命盡可能長(zhǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)環(huán)境中一個(gè)重要的問(wèn)題。要解決此類(lèi)問(wèn)題，除了要部署少量的冗余網(wǎng)關(guān)之外，網(wǎng)關(guān)之間的選擇方案對(duì)網(wǎng)關(guān)的壽命有著很大的影響。進(jìn)而隨著物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings, Ι0Τ)的發(fā)展，網(wǎng)關(guān)的作用將不僅僅局限于對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，而且還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理發(fā)送。因此，多網(wǎng)關(guān)的熱災(zāi)備技術(shù)也是物聯(lián)網(wǎng)中必不可或缺的技術(shù)手段。
[0004]由于在以前的大多數(shù)應(yīng)用中，傳感網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)的能量是不受限或者是充足的，傳感網(wǎng)的壽命的瓶頸在于傳感節(jié)點(diǎn)的能量。因此，在以往對(duì)傳感網(wǎng)的應(yīng)用中主要集中在傳感網(wǎng)中傳感節(jié)點(diǎn)的節(jié)能方面。而對(duì)于多網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用中，主要集中在多網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)中路由選擇和網(wǎng)關(guān)的部署方面。然而隨著物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things, 10T)的發(fā)展和應(yīng)用普及,傳感網(wǎng)中網(wǎng)關(guān)的能量受限問(wèn)題已經(jīng)凸顯。如何在有限的網(wǎng)關(guān)數(shù)量的傳感網(wǎng)系統(tǒng)中，延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的壽命已成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
[0005]綜上所述，需要綜合考慮實(shí)際場(chǎng)景中網(wǎng)關(guān)可能遇到的各種情況，通過(guò)軟硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)一種具有對(duì)各種情況做出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)、壽命長(zhǎng)、可靠性高，且易于實(shí)現(xiàn)的多網(wǎng)關(guān)災(zāi)備裝置及方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理方法及系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有WSN系統(tǒng)單網(wǎng)關(guān)的缺陷，增加網(wǎng)絡(luò)可靠性，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命，保證實(shí)時(shí)性的多網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備系統(tǒng)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種具有熱災(zāi)備能力的雙網(wǎng)關(guān)處理方法，該方法包括:
[0008]步驟1，計(jì)算能量閾值或數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值，由數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值計(jì)算數(shù)據(jù)流量的非擁塞閾值，主網(wǎng)關(guān)定期進(jìn)行能量或數(shù)據(jù)流量的閾值判斷，若所述能量或數(shù)據(jù)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟2 ；
[0009]步驟2，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令；
[0010]步驟3，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)。
[0011]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備方法是面向數(shù)據(jù)流量的擁塞時(shí)，所述災(zāi)備方法包括:
[0012]步驟11，根據(jù)當(dāng)前周期的流量，基于EF濾波器預(yù)測(cè)未來(lái)一個(gè)周期的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量;
[0013]步驟12，根據(jù)當(dāng)前周期的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量動(dòng)態(tài)計(jì)算數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值，然后根據(jù)計(jì)算出的擁塞閾值得到非擁塞閾值；
[0014]步驟13，根據(jù)所述數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值，主網(wǎng)關(guān)判斷所述未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，若所預(yù)測(cè)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟14 ；
[0015]步驟14，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令；
[0016]步驟15，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān);
[0017]步驟16，所述主網(wǎng)關(guān)判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)流量是否小于非擁塞閾值，若小于非擁塞閾值且持續(xù)時(shí)間達(dá)到時(shí)間計(jì)數(shù)器設(shè)定的值，則執(zhí)行步驟17，否則保持當(dāng)前狀態(tài)；
[0018]步驟17，所述主網(wǎng)關(guān)向所述候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送歸還數(shù)據(jù)流量請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送歸還命令；
[0019]步驟18，所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述主網(wǎng)關(guān)，然后重復(fù)以上步驟直到主網(wǎng)關(guān)的當(dāng)前數(shù)據(jù)流量高于非擁塞閾值。
[0020]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備方法是面向能量不均衡時(shí)，所述災(zāi)備方法包括:
[0021]步驟21，根據(jù)剩余能量，網(wǎng)關(guān)能耗計(jì)算能量閾值；
[0022]步驟22，根據(jù)所述能量閾值，主網(wǎng)關(guān)判斷所述能量是否滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，若滿足則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟23 ；
[0023]步驟23，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令；
[0024]步驟24，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān);
[0025]步驟25，所述主網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的候選網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入低功耗模式，所述候選網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的主網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入正常工作模式。
[0026]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備方法的所述候選網(wǎng)關(guān)周期的收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的心跳包，若超過(guò)所述周期所述候選網(wǎng)關(guān)周期的沒(méi)有收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的心跳包，則執(zhí)行以下步驟:
[0027]步驟41，所述候選網(wǎng)關(guān)從低功耗模式進(jìn)入正常工作模式，然后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令，同時(shí)向所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送心跳包；
[0028]步驟42，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，所述主網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的候選網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入低功耗模式，所述候選網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的主網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入正常工作模式。
[0029]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備方法的所述節(jié)點(diǎn)周期的收到所述主網(wǎng)關(guān)的確認(rèn)信息，若超過(guò)所述周期所述節(jié)點(diǎn)沒(méi)有收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的確認(rèn)信息，則主動(dòng)進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)。
[0030]本發(fā)明還提供一種具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理方法，其包括一個(gè)主網(wǎng)關(guān)和多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)，該主網(wǎng)關(guān)與每一個(gè)候選網(wǎng)關(guān)構(gòu)成權(quán)利要求1至5中的雙網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)有優(yōu)先級(jí)編號(hào)，且所述主網(wǎng)關(guān)與每個(gè)候選網(wǎng)關(guān)維持一個(gè)心跳連接，所述多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)之間不維持心跳連接。
[0031]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明，本發(fā)明還提供一種具有熱災(zāi)備能力的雙網(wǎng)關(guān)處理的災(zāi)備系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0032]判斷模塊，計(jì)算能量閾值或數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值和非擁塞閾值，主網(wǎng)關(guān)定期進(jìn)行能量或數(shù)據(jù)流量的閾值判斷，若所述能量或數(shù)據(jù)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行處理模塊；
[0033]處理模塊，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令；
[0034]轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)。
[0035]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備系統(tǒng)是面向數(shù)據(jù)流量的擁塞時(shí)，所述災(zāi)備系統(tǒng)包括:
[0036]流量預(yù)測(cè)模塊，根據(jù)當(dāng)前周期的流量，基于EF濾波器預(yù)測(cè)未來(lái)一個(gè)周期的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量；
[0037]擁塞閾值生成模塊，根據(jù)當(dāng)前周期的網(wǎng)絡(luò)流量動(dòng)態(tài)計(jì)算數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值，根據(jù)計(jì)算出來(lái)的擁塞閾值得到非擁塞閾值；
[0038]判斷模塊，根據(jù)所述數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值，主網(wǎng)關(guān)判斷所述未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，若所預(yù)測(cè)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行處理模塊；
[0039]處理模塊，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令；
[0040]轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān);
[0041]第一判斷模塊，所述主網(wǎng)關(guān)判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)流量是否小于非擁塞閾值，若小于非擁塞閾值且持續(xù)時(shí)間達(dá)到時(shí)間計(jì)數(shù)器設(shè)定的值，則執(zhí)行第一處理模塊，否則保持當(dāng)前狀態(tài)；
[0042]第一處理模塊，所述主網(wǎng)關(guān)向所述候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送歸還數(shù)據(jù)流量請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送歸還命令執(zhí)行第一轉(zhuǎn)換模塊；
[0043]第一轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述主網(wǎng)關(guān)，然后重復(fù)以上步驟直到主網(wǎng)關(guān)的當(dāng)前數(shù)據(jù)流量高于非擁塞閾值。
[0044]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備系統(tǒng)是面向能量不均衡時(shí)，還包括:
[0045]能量閥值生成模塊，根據(jù)剩余能量，網(wǎng)關(guān)能耗計(jì)算能量閾值；
[0046]判斷模塊，根據(jù)所述能量閾值，主網(wǎng)關(guān)判斷所述能量是否滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，若滿足則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行處理模塊；
[0047]處理模塊，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令；
[0048]轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān);
[0049]第二轉(zhuǎn)換模塊，所述主網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的候選網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入低功耗模式，所述候選網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的主網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入正常工作模式。
[0050]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備系統(tǒng)的所述候選網(wǎng)關(guān)周期的收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的心跳包，若超過(guò)所述周期所述候選網(wǎng)關(guān)周期的沒(méi)有收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的心跳包，則執(zhí)行以下模塊:
[0051]第三處理模塊，所述候選網(wǎng)關(guān)從低功耗模式進(jìn)入正常工作模式，然后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令，同時(shí)向所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送心跳包；
[0052]第三轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，所述主網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的候選網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入低功耗模式，所述候選網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的主網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入正常工作模式。
[0053]本發(fā)明還提供一種具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理系統(tǒng)，其包括一個(gè)主網(wǎng)關(guān)和多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)，該主網(wǎng)關(guān)與每一個(gè)候選網(wǎng)關(guān)構(gòu)成權(quán)利要求10的雙網(wǎng)關(guān)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)有優(yōu)先級(jí)編號(hào)，且所述主網(wǎng)關(guān)與每個(gè)候選網(wǎng)關(guān)維持一個(gè)心跳連接，所述多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)之間不維持心跳連接。
[0054]本發(fā)明的有益功效在于，和單網(wǎng)關(guān)的WSN系統(tǒng)相比，避免因?yàn)榫W(wǎng)關(guān)能量受限，而導(dǎo)致整個(gè)WSN系統(tǒng)性能受到影響；通過(guò)針對(duì)WSN網(wǎng)關(guān)在不同情況下的狀態(tài)切換，保證WSN網(wǎng)關(guān)的壽命以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性；針對(duì)由于網(wǎng)關(guān)的切換，網(wǎng)關(guān)向傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的路徑轉(zhuǎn)換指令，能夠盡可能延長(zhǎng)傳感節(jié)點(diǎn)的壽命；通過(guò)雙網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備技術(shù)的策略，可以推廣到多網(wǎng)關(guān)的熱災(zāi)備技術(shù)。把多網(wǎng)關(guān)的熱災(zāi)備轉(zhuǎn)化為雙網(wǎng)關(guān)的熱災(zāi)備，大大簡(jiǎn)化了多網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備技術(shù)的復(fù)雜性，有利于在實(shí)際的傳感網(wǎng)系統(tǒng)中的使用。
[0055]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0056]圖1是本發(fā)明的雙網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備裝置示意圖；
[0057]圖2是本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)功能單元示意圖；
[0058]圖3是本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)1，2分別對(duì)應(yīng)的傳感節(jié)點(diǎn)層次圖；
[0059]圖4 (a)?Cd)是本發(fā)明的面向網(wǎng)絡(luò)擁塞的雙網(wǎng)關(guān)主動(dòng)熱災(zāi)備過(guò)程示意圖；
[0060]圖5是本發(fā)明的面向網(wǎng)絡(luò)擁塞的主動(dòng)熱災(zāi)備過(guò)程流程圖；[0061]圖6 (a)?(d)是本發(fā)明的面向能量不均衡的雙網(wǎng)關(guān)主動(dòng)熱災(zāi)備過(guò)程示意圖；
[0062]圖7是本發(fā)明的面向能量不均衡的主動(dòng)熱災(zāi)備過(guò)程流程圖；
[0063]圖8是本發(fā)明的基于雙網(wǎng)關(guān)的被動(dòng)熱災(zāi)備過(guò)程流程圖；
[0064]圖9是本發(fā)明的多網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備轉(zhuǎn)換為雙網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備不意圖；
[0065]圖10是本發(fā)明的具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理方法流程圖；
[0066]圖11是本發(fā)明的具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理系統(tǒng)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0067]圖10是本發(fā)明的具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理方法流程圖。如圖10所示，該方法包括:
[0068]步驟1，計(jì)算能量閾值或數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值和非擁塞閾值，主網(wǎng)關(guān)定期進(jìn)行能量或流量的閾值判斷，若所述能量或數(shù)據(jù)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟2 ；
[0069]步驟2，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令；
[0070]步驟3，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)。
[0071]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備方法是面向數(shù)據(jù)流量的擁塞時(shí)，所述災(zāi)備方法包括:
[0072]步驟11，根據(jù)當(dāng)前周期的流量，基于EF濾波器預(yù)測(cè)未來(lái)一個(gè)周期的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量;
[0073]基本公式如下:
[0074]Et=Ci U (1-α )Μ—，其中Et和Ew分別代表當(dāng)前估計(jì)值和前一周期估計(jì)值，Mmt為當(dāng)前實(shí)際測(cè)量值，α為動(dòng)態(tài)變化的平滑因子，能夠隨著濾波器的預(yù)測(cè)能力自適應(yīng)的變化，如果濾波器的估計(jì)值能夠很好的匹配實(shí)際的測(cè)量值，則賦予更大的權(quán)值，否則賦予更小的權(quán)值，α每次動(dòng)態(tài)的計(jì)算；
[0075]步驟12，根據(jù)當(dāng)前周期的網(wǎng)絡(luò)流量動(dòng)態(tài)計(jì)算數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值，非擁塞閾值由擁塞閾值得來(lái)；
[0076]在面向網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量(或簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)據(jù)流量)擁塞的災(zāi)備方法中，根據(jù)當(dāng)前流量值和當(dāng)前網(wǎng)關(guān)剩余能量采用函數(shù)f(x，y)計(jì)算出流量閾值，當(dāng)前流量值和網(wǎng)關(guān)剩余能量作為函數(shù)f(x, y)的輸入，求得當(dāng)前網(wǎng)關(guān)的性能能夠處理的最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量M，其中在此網(wǎng)絡(luò)中會(huì)有一流量閾值N，N是滿足該網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)性能的吞吐率最大值的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，N的取值和具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相關(guān)，擁塞閾值等于min (M，N)，然后根據(jù)計(jì)算出的擁塞閾值得到非擁塞閾值；
[0077]步驟13，根據(jù)所述數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值，主網(wǎng)關(guān)判斷所述未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，若所預(yù)測(cè)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟14 ；
[0078]步驟14，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令；
[0079]步驟15，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)；[0080]步驟16，所述主網(wǎng)關(guān)判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)流量是否小于非擁塞閾值，若小于非擁塞閾值且持續(xù)時(shí)間達(dá)到時(shí)間計(jì)數(shù)器設(shè)定的值，則執(zhí)行步驟17，否則保持當(dāng)前狀態(tài)；
[0081]步驟17，所述主網(wǎng)關(guān)向所述候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送歸還數(shù)據(jù)流量請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送歸還命令；
[0082]步驟18，所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述主網(wǎng)關(guān)，然后重復(fù)以上步驟直到主網(wǎng)關(guān)的當(dāng)前數(shù)據(jù)流量高于非擁塞閾值。
[0083]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備方法是面向能量不均衡時(shí)，所述災(zāi)備方法包括:
[0084]步驟21，根據(jù)剩余能量，網(wǎng)關(guān)能耗計(jì)算能量閾值；
[0085]根據(jù)剩余能量，當(dāng)前網(wǎng)關(guān)能耗，和另一網(wǎng)關(guān)的剩余能耗動(dòng)態(tài)的計(jì)算能量閾值；以剩余能量，當(dāng)前網(wǎng)關(guān)能耗，以及剩余能量作為性能函數(shù)g(x，y, z)的輸入，得出能量閾值；
[0086]步驟22，根據(jù)所述能量閾值，主網(wǎng)關(guān)判斷所述能量是否滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，若滿足則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟23 ；
[0087]步驟23，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令；
[0088]步驟24，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān);
[0089]步驟25，所述主網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的候選網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入低功耗模式，所述候選網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的主網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入正常工作模式。
[0090]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備方法的所述候選網(wǎng)關(guān)周期的收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的心跳包，若超過(guò)所述周期所述候選網(wǎng)關(guān)周期的沒(méi)有收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的心跳包，則執(zhí)行以下步驟:
[0091]步驟41，所述候選網(wǎng)關(guān)從低功耗模式進(jìn)入正常工作模式，然后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令，同時(shí)向所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送心跳包；
[0092]步驟42，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，所述主網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的候選網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入低功耗模式，所述候選網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的主網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入正常工作模式。
[0093]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備方法的所述節(jié)點(diǎn)周期的收到所述主網(wǎng)關(guān)的確認(rèn)信息，若超過(guò)所述周期所述節(jié)點(diǎn)沒(méi)有收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的確認(rèn)信息，則主動(dòng)進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)。
[0094]本發(fā)明還提供一種具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理方法，其包括一個(gè)主網(wǎng)關(guān)和多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)，該主網(wǎng)關(guān)與每一個(gè)候選網(wǎng)關(guān)構(gòu)成權(quán)利要求1至5中的雙網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)有優(yōu)先級(jí)編號(hào)，且所述主網(wǎng)關(guān)與每個(gè)候選網(wǎng)關(guān)維持一個(gè)心跳連接，所述多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)之間不維持心跳連接。
[0095]圖11是本發(fā)明的具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理系統(tǒng)不意圖。如圖11所不，該系統(tǒng)包括:
[0096]判斷模塊100，計(jì)算能量閾值或數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值和非擁塞閾值，主網(wǎng)關(guān)定期進(jìn)行能量或流量的閾值判斷，若所述能量或流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行處理模塊；
[0097]處理模塊200，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令；[0098]轉(zhuǎn)換模塊300，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)。
[0099]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備系統(tǒng)是面向數(shù)據(jù)流量的擁塞時(shí)，所述災(zāi)備系統(tǒng)包括:
[0100]流量預(yù)測(cè)模塊，根據(jù)當(dāng)前周期的流量，基于EF濾波器預(yù)測(cè)未來(lái)一個(gè)周期的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量；
[0101]基本公式如下:
[0102]Et=Ci Eh+(1-a )Meurrent，其中Et和Ew分別代表當(dāng)前估計(jì)值和前一周期估計(jì)值，Mmt為當(dāng)前實(shí)際測(cè)量值，α為動(dòng)態(tài)變化的平滑因子，能夠隨著濾波器的預(yù)測(cè)能力自適應(yīng)的變化，如果濾波器的估計(jì)值能夠很好的匹配實(shí)際的測(cè)量值，則賦予更大的權(quán)值，否則賦予更小的權(quán)值，α每次動(dòng)態(tài)的計(jì)算；
[0103]擁塞閾值生成模塊，根據(jù)當(dāng)前周期的網(wǎng)絡(luò)流量動(dòng)態(tài)計(jì)算數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值，根據(jù)計(jì)算出來(lái)的擁塞得到非擁塞閾值；
[0104]在面向網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量擁塞的災(zāi)備方法中，根據(jù)當(dāng)前流量值和當(dāng)前網(wǎng)關(guān)剩余能量采用函數(shù)f(x，y)計(jì)算出流量閾值，當(dāng)前流量值和網(wǎng)關(guān)剩余能量作為函數(shù)f(x，y)的輸入，求得當(dāng)前網(wǎng)關(guān)的性能能夠處理的最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量M，其中在此網(wǎng)絡(luò)中會(huì)有一流量閾值N，N是滿足該網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)性能的吞吐率最大值的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，N的取值和具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相關(guān)，擁塞閾值等于min (M，N)，然后根據(jù)計(jì)算出的擁塞閾值得到非擁塞閾值；
[0105]判斷模塊，根據(jù)所述數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值，主網(wǎng)關(guān)判斷所述未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，若所預(yù)測(cè)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行處理模塊；
[0106]處理模塊，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令；
[0107]轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān);
[0108]第一判斷模塊，所述主網(wǎng)關(guān)判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)流量是否小于非擁塞閾值，若小于非擁塞閾值且持續(xù)時(shí)間達(dá)到時(shí)間計(jì)數(shù)器設(shè)定的值，則執(zhí)行第一處理模塊，否則保持當(dāng)前狀態(tài)；
[0109]第一處理模塊，所述主網(wǎng)關(guān)向所述候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送歸還數(shù)據(jù)流量請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送歸還命令執(zhí)行第一轉(zhuǎn)換模塊；
[0110]第一轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述主網(wǎng)關(guān)，然后重復(fù)以上步驟直到主網(wǎng)關(guān)的當(dāng)前數(shù)據(jù)流量高于非擁塞閾值。
[0111]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備系統(tǒng)是面向能量不均衡時(shí)，還包括:
[0112]能量閥值生成模塊，根據(jù)剩余能量，網(wǎng)關(guān)能耗計(jì)算能量閾值；
[0113]根據(jù)剩余能量，當(dāng)前網(wǎng)關(guān)能耗，和另一網(wǎng)關(guān)的剩余能耗動(dòng)態(tài)的計(jì)算能量閾值；以剩余能量，當(dāng)前網(wǎng)關(guān)能耗，以及剩余能量作為性能函數(shù)g(X，y, Z)的輸入，得出能量閾值；
[0114]判斷模塊，根據(jù)所述能量閾值，主網(wǎng)關(guān)判斷所述能量是否滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，若滿足則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行處理模塊；
[0115]處理模塊，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令；
[0116]轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān);
[0117]第二轉(zhuǎn)換模塊，所述主網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的候選網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入低功耗模式，所述候選網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的主網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入正常工作模式。
[0118]進(jìn)一步的，所述災(zāi)備系統(tǒng)的所述候選網(wǎng)關(guān)周期的收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的心跳包，若超過(guò)所述周期所述候選網(wǎng)關(guān)周期的沒(méi)有收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的心跳包，則執(zhí)行以下模塊:
[0119]第三處理模塊，所述候選網(wǎng)關(guān)從低功耗模式進(jìn)入正常工作模式，然后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令，同時(shí)向所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送心跳包；
[0120]第三轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，所述主網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的候選網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入低功耗模式，所述候選網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的主網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入正常工作模式。
[0121]本發(fā)明還提供一種具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理系統(tǒng)，其包括一個(gè)主網(wǎng)關(guān)和多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)，該主網(wǎng)關(guān)與每一個(gè)候選網(wǎng)關(guān)構(gòu)成權(quán)利要求10的雙網(wǎng)關(guān)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)有優(yōu)先級(jí)編號(hào)，且所述主網(wǎng)關(guān)與每個(gè)候選網(wǎng)關(guān)維持一個(gè)心跳連接，所述多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)之間不維持心跳連接。
[0122]圖1是本發(fā)明的雙網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備裝置不意圖；如圖1所不，該雙網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備系統(tǒng)包括主網(wǎng)關(guān)101，候選網(wǎng)關(guān)102以及傳感節(jié)點(diǎn)組103。
[0123]主網(wǎng)關(guān)101負(fù)責(zé)主要收集傳感數(shù)據(jù)以及主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀況。在正常情況下，傳感節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)都發(fā)送給主網(wǎng)關(guān)101。主網(wǎng)關(guān)除了接收傳感數(shù)據(jù)外，還會(huì)定期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀況，用來(lái)決定后來(lái)一段時(shí)期傳感節(jié)點(diǎn)需要選擇的網(wǎng)關(guān)。
[0124]網(wǎng)關(guān)102通常作為候選網(wǎng)關(guān)，當(dāng)網(wǎng)關(guān)101出現(xiàn)問(wèn)題或者故障時(shí)102節(jié)點(diǎn)才會(huì)啟用。由于WSN系統(tǒng)在野外部署，有可能會(huì)遇到一些突發(fā)狀況，導(dǎo)致主網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)異常，在這種情況下，候選網(wǎng)關(guān)開(kāi)始發(fā)揮作用。
[0125]節(jié)點(diǎn)組103是WSN系統(tǒng)中的傳感節(jié)點(diǎn)。在這里，傳感節(jié)點(diǎn)不僅具有采集傳感數(shù)據(jù)的功能，還具有路由轉(zhuǎn)發(fā)功能。傳感節(jié)點(diǎn)能夠接收其他傳感節(jié)點(diǎn)的指令和主網(wǎng)關(guān)101以及候選網(wǎng)關(guān)102的指令，根據(jù)這些指令來(lái)調(diào)整自己的工作狀態(tài)和選擇不同的傳輸路徑。
[0126]圖2是本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)功能單元示意圖。如圖2所示，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)101包含存儲(chǔ)單元1011，處理單元1012，網(wǎng)關(guān)同步單元1013，通信單元1014，供電單元1015，網(wǎng)絡(luò)擁塞熱災(zāi)備單元1016和能量不均衡熱災(zāi)備單元1017。其中供電單元用于給其他六個(gè)個(gè)單元供電，處理單元用于處理采集到的數(shù)據(jù)，同步單元用來(lái)發(fā)布多個(gè)網(wǎng)關(guān)之間的同步策略，通信單元用于和網(wǎng)關(guān)以及傳感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，網(wǎng)絡(luò)擁塞熱災(zāi)備單元和能量不均衡熱災(zāi)備單元分別用于實(shí)現(xiàn)面向網(wǎng)絡(luò)擁塞的熱災(zāi)備和面向能量不均衡的熱災(zāi)備。
[0127]圖3是本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)1，2分別對(duì)應(yīng)的傳感節(jié)點(diǎn)層次圖。如圖3所示，方形標(biāo)識(shí)的代表網(wǎng)關(guān)，其他標(biāo)識(shí)為傳感節(jié)點(diǎn)。在本發(fā)明中采用洪泛方法分別建立到各個(gè)網(wǎng)關(guān)的層次路由。在建立層次路由的時(shí)候，選擇下一跳所采用的度量參數(shù)可根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)選擇。傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)字標(biāo)識(shí)代表該傳感節(jié)點(diǎn)所處的層次。建立好的對(duì)應(yīng)網(wǎng)關(guān)I的層次路由如圖3 (a)所示，建立好的對(duì)應(yīng)網(wǎng)關(guān)2的層次路由如圖3 (b)所示。
[0128]在網(wǎng)絡(luò)起始狀態(tài)，多個(gè)網(wǎng)關(guān)并不區(qū)分主網(wǎng)關(guān)和候選網(wǎng)關(guān)。在分別建立好針對(duì)網(wǎng)關(guān)I和網(wǎng)關(guān)2的層次路由之后，下一步傳感節(jié)點(diǎn)將要選擇在網(wǎng)關(guān)I和網(wǎng)關(guān)2中選擇主網(wǎng)關(guān)和候選網(wǎng)關(guān)。選擇主網(wǎng)關(guān)和候選網(wǎng)關(guān)綜合考慮多種因素包括延時(shí)、鏈路質(zhì)量、能耗等因素。具體考慮的因素以及各個(gè)因素的評(píng)價(jià)因子要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定。根據(jù)考慮的各個(gè)因素，傳感節(jié)點(diǎn)分別計(jì)算到兩個(gè)網(wǎng)關(guān)的代價(jià)。傳感節(jié)點(diǎn)選擇到達(dá)代價(jià)相對(duì)較小的網(wǎng)關(guān)作為主網(wǎng)關(guān)，另外一個(gè)作為候選網(wǎng)關(guān)。
[0129]在本發(fā)明中傳感節(jié)點(diǎn)與主網(wǎng)關(guān)和候選網(wǎng)關(guān)都可進(jìn)行通訊，主網(wǎng)關(guān)與候選網(wǎng)關(guān)之間也可進(jìn)行通訊，并且在正常情況下主網(wǎng)關(guān)和候選網(wǎng)關(guān)之間維持一個(gè)心跳連接。網(wǎng)關(guān)處于工作狀態(tài)是指網(wǎng)關(guān)保持和傳感節(jié)點(diǎn)通訊并且與另一網(wǎng)關(guān)維持一個(gè)心跳連接，工作處于休眠狀態(tài)是指網(wǎng)關(guān)與傳感節(jié)點(diǎn)的通訊狀態(tài)處于關(guān)閉狀態(tài)，僅維持與另一網(wǎng)關(guān)的心跳連接。在正常工作狀態(tài)下，主網(wǎng)關(guān)處于工作狀態(tài)，候選網(wǎng)關(guān)處在休眠狀態(tài)。
[0130]在下面將介紹本發(fā)明第一個(gè)功能模塊:基于雙網(wǎng)關(guān)的主動(dòng)熱災(zāi)備功能模塊?；谥骶W(wǎng)關(guān)的熱災(zāi)備技術(shù)中又分為以下兩個(gè)方面:面向網(wǎng)絡(luò)擁塞的主動(dòng)熱災(zāi)備技術(shù)和面向能量不均衡的主動(dòng)熱災(zāi)備技術(shù)。在此方法中，主網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)異常情況下主動(dòng)的通過(guò)與候選網(wǎng)關(guān)的心跳連接向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送指令，候選網(wǎng)關(guān)會(huì)根據(jù)心跳包中的相應(yīng)指令來(lái)做出相對(duì)應(yīng)的應(yīng)對(duì)方案。
[0131]下面首先介紹面向網(wǎng)絡(luò)擁塞的主動(dòng)熱災(zāi)備技術(shù):
[0132]WSN有一大部分應(yīng)用是面向事件觸發(fā)的，在傳感網(wǎng)的監(jiān)測(cè)區(qū)域中，如果有突發(fā)事件發(fā)生會(huì)導(dǎo)致傳感網(wǎng)中的數(shù)據(jù)量迅速變大，或者由于其他的原因而導(dǎo)致傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)流量激增，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞。數(shù)據(jù)量激增會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)關(guān)的能量消耗變快，并且由于網(wǎng)關(guān)的處理能力限制，如果數(shù)據(jù)量達(dá)到一定程度會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)關(guān)的性能下降，從而會(huì)影響傳感網(wǎng)系統(tǒng)的性能。在此種狀況下采用面向網(wǎng)絡(luò)擁塞的主動(dòng)熱災(zāi)備方法，流程圖如圖5所示。圖5是本發(fā)明的面向網(wǎng)絡(luò)擁塞的主動(dòng)熱災(zāi)備過(guò)程流程圖:
[0133]步驟5-1:基于EF濾波器自適應(yīng)的預(yù)測(cè)未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，然后執(zhí)行步驟5-2 ；
[0134]步驟5-2:根據(jù)剩余能量和當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量動(dòng)態(tài)計(jì)算擁塞閾值和非擁塞閾值，然后執(zhí)行步驟5-3;
[0135]步驟5-3:網(wǎng)關(guān)中存在一個(gè)數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值判斷，此閾值的大小動(dòng)態(tài)周期的計(jì)算，每隔一段時(shí)間，網(wǎng)關(guān)進(jìn)行流量預(yù)測(cè)，如果預(yù)測(cè)的下一周期流量小于閾值，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟5-4 (如圖4 (a)所示)；
[0136]步驟5-4:此時(shí)主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送分擔(dān)負(fù)載請(qǐng)求(如圖4 (b)所示)，然后執(zhí)行步驟5-5 ；
[0137]步驟5-5:候選網(wǎng)關(guān)收到來(lái)自主網(wǎng)關(guān)的分擔(dān)負(fù)載請(qǐng)求后，發(fā)送部分節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移網(wǎng)關(guān)命令(如圖4 (c)所示)，這部分節(jié)點(diǎn)可根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇，在圖4中的示例中，采用距離候選網(wǎng)關(guān)一跳距離的節(jié)點(diǎn)，然后執(zhí)行步驟5-6 ；
[0138]步驟5-6:此時(shí)距離候選網(wǎng)關(guān)需要轉(zhuǎn)移網(wǎng)關(guān)的節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向候選網(wǎng)關(guān)(如圖4 (d)所示)。如果此時(shí)主網(wǎng)關(guān)接收到的數(shù)據(jù)流量仍然超過(guò)設(shè)定的閾值，則主網(wǎng)關(guān)通過(guò)心跳連接向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送二次分擔(dān)負(fù)載請(qǐng)求，此時(shí)候選網(wǎng)關(guān)向部分節(jié)點(diǎn)發(fā)送轉(zhuǎn)移網(wǎng)關(guān)命令，此時(shí)需要轉(zhuǎn)移網(wǎng)關(guān)的節(jié)點(diǎn)把目的網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換為候選網(wǎng)關(guān)，
[0139]重復(fù)以上過(guò)程直到主網(wǎng)關(guān)接收到的數(shù)據(jù)流量低于設(shè)定的閾值。
[0140]其中，圖4 (a)?(d)是本發(fā)明的面向網(wǎng)絡(luò)擁塞的雙網(wǎng)關(guān)主動(dòng)熱災(zāi)備過(guò)程示意圖。
[0141]另外，需要注意的是當(dāng)部分節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)網(wǎng)關(guān)變?yōu)楹蜻x網(wǎng)關(guān)時(shí)，這種狀態(tài)是暫時(shí)的。當(dāng)主網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)流量回歸到一定值時(shí)，這部分節(jié)點(diǎn)會(huì)重新選擇主網(wǎng)關(guān)。在這里主網(wǎng)關(guān)維持兩個(gè)閾值一個(gè)是上面用到的擁塞閾值，另外一個(gè)是非擁塞閾值，進(jìn)入到上面的狀態(tài)時(shí)，主網(wǎng)關(guān)不僅會(huì)定時(shí)的判斷的當(dāng)前的數(shù)據(jù)流量和擁塞閾值的比較，還會(huì)把當(dāng)前的數(shù)據(jù)流量和非擁塞閾值進(jìn)行比較。同時(shí)為了防止由于網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定而引起的網(wǎng)關(guān)頻繁切換，主網(wǎng)關(guān)還要維持一個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)器。如果當(dāng)前的數(shù)據(jù)流量小于非擁塞閾值，此時(shí)開(kāi)始時(shí)間計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)持續(xù)時(shí)間計(jì)數(shù)到超過(guò)設(shè)定的值，那么主網(wǎng)關(guān)就會(huì)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送請(qǐng)求負(fù)載歸還請(qǐng)求。然后執(zhí)行和上面的過(guò)程的逆過(guò)程，具體步驟如下:
[0142]步驟5-7:主網(wǎng)關(guān)判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)流量是否小于非擁塞閾值，如果小于非擁塞閾值并且持續(xù)時(shí)間到達(dá)設(shè)定的值，則執(zhí)行步驟5-8 ；
[0143]步驟5-8:此時(shí)主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送歸還負(fù)載請(qǐng)求，然后執(zhí)行步驟5-9 ；
[0144]步驟5-9:候選網(wǎng)關(guān)收到來(lái)自主網(wǎng)關(guān)的歸還負(fù)載請(qǐng)求后，發(fā)送部分節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移網(wǎng)關(guān)命令，然后執(zhí)行步驟5-10 ；
[0145]步驟5-10:此時(shí)距離根據(jù)轉(zhuǎn)移網(wǎng)命令需要轉(zhuǎn)移網(wǎng)關(guān)的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)向主網(wǎng)關(guān)。
[0146]步驟5-11:重復(fù)以上過(guò)程直到主網(wǎng)關(guān)接收到的數(shù)據(jù)流量高于非擁塞閾值。
[0147]下面介紹面向能量不均衡的主動(dòng)熱災(zāi)備技術(shù):
[0148]對(duì)于采用電池供電的系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)能量不均衡條件下使用網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備技術(shù)能夠很好的解決由于網(wǎng)關(guān)能量瓶頸而產(chǎn)生的網(wǎng)關(guān)不能工作而導(dǎo)致影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能的問(wèn)題。
[0149]當(dāng)主網(wǎng)關(guān)長(zhǎng)期工作或者由于其他原因造成的能量不足時(shí)，這時(shí)會(huì)影響網(wǎng)關(guān)的工作性能，包括網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸以及網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)處理。
[0150]在此種情況下，本發(fā)明處理方法如圖7的流程圖所示，圖7是本發(fā)明的面向能量不均衡的主動(dòng)熱災(zāi)備過(guò)程流程圖。
[0151]具體步驟如下所示:
[0152]步驟7-1:根據(jù)剩余能量，網(wǎng)關(guān)能耗，和另一網(wǎng)關(guān)的剩余能耗根據(jù)性能函數(shù)g(x, y, z)動(dòng)態(tài)的計(jì)算能量閾值；
[0153]步驟7-2:主網(wǎng)關(guān)會(huì)定期的讀取剩余能量，當(dāng)剩余能量高于能量閾值時(shí)，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟7-3 (如圖6 Ca)所示):
[0154]步驟7-3:此時(shí)，主網(wǎng)關(guān)會(huì)通過(guò)與候選網(wǎng)關(guān)的心跳連接發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求(如圖6(b)所示)，然后執(zhí)行步驟7-4:
[0155]步驟7-4:此時(shí)候選網(wǎng)關(guān)向傳感網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)命令，此時(shí)主網(wǎng)關(guān)也向傳感網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)命令(如圖6 (c)所示)，然后執(zhí)行步驟7-5 ；
[0156]步驟7-5:傳感網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)收到切換網(wǎng)關(guān)命令后，按照存儲(chǔ)的候選網(wǎng)關(guān)路由信息進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換(如圖6 Cd)所示)，然后執(zhí)行步驟7-6 ；
[0157]步驟7-6:此時(shí)主網(wǎng)關(guān)進(jìn)入低功耗模式。
[0158]其中，圖6 (a)?(d)是本發(fā)明的面向能量不均衡的雙網(wǎng)關(guān)主動(dòng)熱災(zāi)備過(guò)程示意圖。
[0159]面向網(wǎng)絡(luò)擁塞的熱災(zāi)備技術(shù)的狀態(tài)是暫時(shí)的，這種狀態(tài)不會(huì)持續(xù)很久，并且主網(wǎng)關(guān)候選網(wǎng)關(guān)不會(huì)改變。而面向能量不均衡的熱災(zāi)備技術(shù)是穩(wěn)態(tài)的，這種狀態(tài)下網(wǎng)關(guān)會(huì)切換，候選網(wǎng)關(guān)會(huì)轉(zhuǎn)變成主網(wǎng)關(guān)，主網(wǎng)關(guān)會(huì)轉(zhuǎn)換成候選網(wǎng)關(guān)。
[0160]在下面將介紹本發(fā)明第二個(gè)功能模塊:基于雙網(wǎng)關(guān)的被動(dòng)熱災(zāi)備功能模塊。在此方法中，主網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)異常，候選網(wǎng)關(guān)甚至收不到主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的心跳包，這也就意味著候選網(wǎng)關(guān)無(wú)法根據(jù)心跳包中的相應(yīng)指令來(lái)做出相對(duì)應(yīng)的應(yīng)對(duì)方案。此時(shí)候選網(wǎng)關(guān)就應(yīng)該具備在收不到心跳包的情況下，自身做出相應(yīng)改變的能力。
[0161]在實(shí)際的傳感網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景中，網(wǎng)關(guān)工作在野外環(huán)境中。由于網(wǎng)關(guān)工作環(huán)境復(fù)雜，當(dāng)網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)物理?yè)p壞或者其他原因到導(dǎo)致主網(wǎng)關(guān)不能工作，并且主網(wǎng)關(guān)也無(wú)法通知候選網(wǎng)關(guān)主網(wǎng)關(guān)的工作狀況。在這種情況下，候選網(wǎng)關(guān)就不能僅僅通過(guò)主網(wǎng)關(guān)的指令進(jìn)行相應(yīng)的操作，還應(yīng)該本身具體做出相應(yīng)處理的能力。
[0162]在這種情況下，本發(fā)明處理方法如圖8的流程圖所示，圖8是本發(fā)明的基于雙網(wǎng)關(guān)的被動(dòng)熱災(zāi)備過(guò)程流程圖。
[0163]具體步驟如下所示:
[0164]步驟8-1:候選網(wǎng)關(guān)周期的接收來(lái)自主網(wǎng)關(guān)發(fā)來(lái)的心跳包，如果超過(guò)一定的周期(具體的周期可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定)沒(méi)有收到主網(wǎng)關(guān)發(fā)來(lái)的心跳包，在這種情況下執(zhí)行步驟8-2 ；
[0165]步驟8-2:此時(shí)候選網(wǎng)關(guān)從低功耗模式進(jìn)入到正常工作狀態(tài)，然后向WSN系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送網(wǎng)關(guān)切換命令，并且向住網(wǎng)關(guān)發(fā)送心跳包，然后執(zhí)行步驟8-3 ；
[0166]步驟8-3:傳感網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)收到切換網(wǎng)關(guān)命令后，根據(jù)路由表存儲(chǔ)的路由信息把目標(biāo)網(wǎng)關(guān)從主網(wǎng)關(guān)切換到候選網(wǎng)關(guān)，然后執(zhí)行步驟8-4;
[0167]步驟8-4:此時(shí)候選網(wǎng)關(guān)就變成主網(wǎng)關(guān)，主網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)楹蜻x網(wǎng)關(guān)；
[0168]此過(guò)程和面向能量不均衡的熱災(zāi)備技術(shù)類(lèi)似，整個(gè)過(guò)程執(zhí)行完后，系統(tǒng)狀態(tài)是穩(wěn)定的。不同之處在于面向能量不均衡的熱災(zāi)備技術(shù)中不僅候選網(wǎng)關(guān)向傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，而且主網(wǎng)關(guān)也會(huì)向傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，這種做法能夠有效的提聞網(wǎng)關(guān)切換的速度。然而，由于在被動(dòng)熱災(zāi)備技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境中，主網(wǎng)關(guān)一般是不能正常工作的，所以主網(wǎng)關(guān)一般也不能向傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，因此只能通過(guò)候選網(wǎng)關(guān)來(lái)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，然后該請(qǐng)求在傳感網(wǎng)中一層一層的傳送，直到傳送到終端節(jié)點(diǎn)為止。
[0169]針對(duì)上面提到的在被動(dòng)熱災(zāi)備技術(shù)中切換網(wǎng)關(guān)的延遲比較大的問(wèn)題，本發(fā)明提出了 一種解決的方法。在上面的方法中，傳感節(jié)點(diǎn)被動(dòng)的接收網(wǎng)關(guān)的命令來(lái)決定網(wǎng)關(guān)是否需要切換。在這里，結(jié)合傳感節(jié)點(diǎn)的感知能力，如果距離主網(wǎng)關(guān)的傳感節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間的收不到主網(wǎng)關(guān)的確認(rèn)信息，那么這時(shí)距離主網(wǎng)關(guān)一跳距離的傳感節(jié)點(diǎn)可以不必等到來(lái)自候選網(wǎng)關(guān)的切換網(wǎng)關(guān)命令，距離主網(wǎng)關(guān)一跳距離的傳感節(jié)點(diǎn)可以主動(dòng)的切換網(wǎng)關(guān)，并且將此信息通知給下層節(jié)點(diǎn)，這樣就可以大大地提高被動(dòng)熱災(zāi)備技術(shù)中切換網(wǎng)關(guān)的速度，同時(shí)也節(jié)省了傳感網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)的能量消耗。
[0170]在實(shí)際的應(yīng)用的可能不僅會(huì)有兩個(gè)網(wǎng)關(guān)，可會(huì)有不止一個(gè)候選網(wǎng)關(guān)，因?yàn)檫@樣做可以提高傳感網(wǎng)的可靠性。
[0171]本發(fā)明所描述的多網(wǎng)關(guān)環(huán)境中，傳感節(jié)點(diǎn)收集到的信息并不會(huì)傳送到多個(gè)網(wǎng)關(guān)，因?yàn)樗看沃贿x擇總體代價(jià)較小的網(wǎng)關(guān)作為傳送數(shù)據(jù)的樞紐。其余網(wǎng)關(guān)作為候選網(wǎng)關(guān)，當(dāng)主網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候才會(huì)起作用。
[0172]考慮到雙網(wǎng)關(guān)的備份方法中采用的主網(wǎng)關(guān)與候選網(wǎng)關(guān)維持心跳連接的方法,在這里我們借鑒雙網(wǎng)關(guān)采用的方法。
[0173]采用上面介紹的雙網(wǎng)關(guān)選擇主網(wǎng)關(guān)與候選網(wǎng)關(guān)的方法選擇主網(wǎng)關(guān)和候選網(wǎng)關(guān)，不同于雙網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備的是，此時(shí)候選網(wǎng)關(guān)不止一個(gè)，并且要對(duì)多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)編號(hào)。[0174]主網(wǎng)關(guān)與每個(gè)候選網(wǎng)關(guān)維持一個(gè)心跳連接，候選網(wǎng)關(guān)之間不會(huì)維持心跳連接。
[0175]主網(wǎng)關(guān)工作在正常狀態(tài)，候選網(wǎng)關(guān)工作在休眠狀態(tài)。
[0176]這樣就把多網(wǎng)關(guān)的全局熱災(zāi)備問(wèn)題轉(zhuǎn)換成多個(gè)局部的雙網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備問(wèn)題，如圖9所示，以主網(wǎng)關(guān)為核心，建立多個(gè)局部雙網(wǎng)關(guān)的熱災(zāi)備問(wèn)題，上面提到的方法對(duì)于主動(dòng)熱災(zāi)備問(wèn)題正好適用。
[0177]在主動(dòng)熱災(zāi)備中的面向擁塞的問(wèn)題中，主網(wǎng)關(guān)的分擔(dān)負(fù)載請(qǐng)求會(huì)發(fā)送給優(yōu)先級(jí)高的候選網(wǎng)關(guān)，其余候選網(wǎng)關(guān)保持待機(jī)狀態(tài)；在面向能量不均衡的問(wèn)題中，主網(wǎng)關(guān)的切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求也會(huì)發(fā)給優(yōu)先級(jí)高的候選網(wǎng)關(guān)，其他候選網(wǎng)關(guān)相應(yīng)的就會(huì)建立與新的主網(wǎng)關(guān)的心跳連接。
[0178]在被動(dòng)熱災(zāi)備問(wèn)題中，為不同優(yōu)先級(jí)的候選網(wǎng)關(guān)設(shè)置不同的超時(shí)判斷閾值。優(yōu)先級(jí)高的候選網(wǎng)關(guān)閾值最短，隨著候選網(wǎng)關(guān)優(yōu)先級(jí)的降低，超時(shí)判斷閾值會(huì)逐漸增加。當(dāng)被動(dòng)熱災(zāi)備問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，優(yōu)先級(jí)最高的候選網(wǎng)關(guān)首先監(jiān)測(cè)到，然后候選網(wǎng)關(guān)從休眠狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)并按照雙網(wǎng)關(guān)熱災(zāi)備問(wèn)題中介紹的方法向傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)命令。并且，不同雙網(wǎng)關(guān)的場(chǎng)景的是，此候選網(wǎng)關(guān)還需要與其他候選網(wǎng)關(guān)建立連接請(qǐng)求，并通知其他候選網(wǎng)關(guān)主網(wǎng)關(guān)更換。其他候選網(wǎng)關(guān)接收到主網(wǎng)關(guān)更換的通知后，首先斷掉與舊主網(wǎng)關(guān)的心跳連接，然后建立與新的主網(wǎng)關(guān)的心跳連接。
[0179]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有熱災(zāi)備能力的雙網(wǎng)關(guān)處理方法，其特征在于，包括: 步驟1，計(jì)算能量閾值或數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值和非擁塞閾值，主網(wǎng)關(guān)定期進(jìn)行能量或流量的閾值判斷，若所述能量或流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟2 ； 步驟2，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令； 步驟3，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有熱災(zāi)備能力的雙網(wǎng)關(guān)處理方法，其特征在于，所述災(zāi)備方法是面向數(shù)據(jù)流量的擁塞時(shí)，所述災(zāi)備方法包括: 步驟11，根據(jù)當(dāng)前周期的流量，基于EF濾波器預(yù)測(cè)未來(lái)一個(gè)周期的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量； 步驟12，根據(jù)當(dāng)前周期的網(wǎng)絡(luò)流量動(dòng)態(tài)計(jì)算數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值和非擁塞閾值； 步驟13，根據(jù)所述數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值，主網(wǎng)關(guān)判斷所述未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，若所預(yù)測(cè)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟14 ； 步驟14，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令； 步驟15，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)； 步驟16，所述主網(wǎng)關(guān)判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)流量是否小于非擁塞閾值，若小于非擁塞閾值且持續(xù)時(shí)間達(dá)到時(shí)間計(jì)數(shù)器設(shè)定的值，則執(zhí)行步驟17，否則保持當(dāng)前狀態(tài)； 步驟17，所述主網(wǎng)關(guān)向所述候選網(wǎng)關(guān) 發(fā)送歸還數(shù)據(jù)流量請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送歸還命令； 步驟18，所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述主網(wǎng)關(guān)，然后重復(fù)以上步驟直到主網(wǎng)關(guān)的當(dāng)前數(shù)據(jù)流量高于非擁塞閾值。
3.如權(quán)利要求1所述的具有熱災(zāi)備能力的雙網(wǎng)關(guān)處理方法，其特征在于，所述災(zāi)備方法是面向能量不均衡時(shí)，所述災(zāi)備方法包括: 步驟21，根據(jù)剩余能量，網(wǎng)關(guān)能耗計(jì)算能量閾值； 步驟22，根據(jù)所述能量閾值，主網(wǎng)關(guān)判斷所述能量是否滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，若滿足則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟23 ； 步驟23，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令； 步驟24，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)； 步驟25，所述主網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的候選網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入低功耗模式，所述候選網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的主網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入正常工作模式。
4.如權(quán)利要求1所述的具有熱災(zāi)備能力的雙網(wǎng)關(guān)處理方法，其特征在于，所述災(zāi)備方法的所述候選網(wǎng)關(guān)周期的收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的心跳包，若超過(guò)所述周期所述候選網(wǎng)關(guān)周期的沒(méi)有收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的心跳包，則執(zhí)行以下步驟: 步驟41，所述候選網(wǎng)關(guān)從低功耗模式進(jìn)入正常工作模式，然后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令，同時(shí)向所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送心跳包； 步驟42，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，所述主網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的候選網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入低功耗模式，所述候選網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的主網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入正常工作模式。
5.如權(quán)利要求1所述的具有熱災(zāi)備能力的雙網(wǎng)關(guān)處理方法，其特征在于，所述災(zāi)備方法的所述節(jié)點(diǎn)周期的收到所述主網(wǎng)關(guān)的確認(rèn)信息，若超過(guò)所述周期所述節(jié)點(diǎn)沒(méi)有收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的確認(rèn)信息，則主動(dòng)進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)。
6.一種具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理方法，其包括一個(gè)主網(wǎng)關(guān)和多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)，該主網(wǎng)關(guān)與每一個(gè)候選網(wǎng)關(guān)構(gòu)成權(quán)利要求1至5中的雙網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)有優(yōu)先級(jí)編號(hào)，且所述主網(wǎng)關(guān)與每個(gè)候選網(wǎng)關(guān)維持一個(gè)心跳連接，所述多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)之間不維持心跳連接。
7.一種具有熱災(zāi)備能力的雙網(wǎng)關(guān)處理的災(zāi)備系統(tǒng)，其特征在于，包括: 判斷模塊，計(jì)算能量閾值或數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值和非擁塞閾值，主網(wǎng)關(guān)定期進(jìn)行能量或流量的閾值判斷，若所述能量或流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行處理模塊； 處理模塊，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令； 轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)。
8.如權(quán)利要求7所述的具有熱災(zāi)備能力的雙網(wǎng)關(guān)處理的災(zāi)備系統(tǒng)，其特征在于，所述災(zāi)備系統(tǒng)是面向數(shù)據(jù)流量的擁塞時(shí)，所述災(zāi)備系統(tǒng)包括: 流量預(yù)測(cè)模塊，根據(jù)當(dāng)前周期的流量，基于EF濾波器預(yù)測(cè)未來(lái)一個(gè)周期的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量; 擁塞閾值生成模塊，根據(jù)當(dāng)前周期的網(wǎng)絡(luò)流量動(dòng)態(tài)計(jì)算數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值和非擁塞閾值；
判斷模塊，根據(jù)所述數(shù)據(jù)流量的擁塞閾值，主網(wǎng)關(guān)判斷所述未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，若所預(yù)測(cè)流量滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行處理模塊； 處理模塊，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令； 轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)； 第一判斷模塊，所述主網(wǎng)關(guān)判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)流量是否小于非擁塞閾值，若小于非擁塞閾值且持續(xù)時(shí)間達(dá)到時(shí)間計(jì)數(shù)器設(shè)定的值，則執(zhí)行第一處理模塊，否則保持當(dāng)前狀態(tài)； 第一處理模塊，所述主網(wǎng)關(guān)向所述候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送歸還數(shù)據(jù)流量請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送歸還命令執(zhí)行第一轉(zhuǎn)換模塊； 第一轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述主網(wǎng)關(guān)，然后重復(fù)以上步驟直到主網(wǎng)關(guān)的當(dāng)前數(shù)據(jù)流量高于非擁塞閾值。
9.如權(quán)利要求7所述的具有熱災(zāi)備能力的雙網(wǎng)關(guān)處理的災(zāi)備系統(tǒng)，其特征在于，所述災(zāi)備系統(tǒng)是面向能量不均衡時(shí)，還包括: 能量閥值生成模塊，根據(jù)剩余能量，網(wǎng)關(guān)能耗計(jì)算能量閾值； 判斷模塊，根據(jù)所述能量閾值，主網(wǎng)關(guān)判斷所述能量是否滿足主網(wǎng)關(guān)的性能要求，若滿足則保持當(dāng)前狀態(tài)，否則執(zhí)行處理模塊； 處理模塊，所述主網(wǎng)關(guān)向候選網(wǎng)關(guān)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求，所述候選網(wǎng)關(guān)收到所述切換網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令； 轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，其下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向所述候選網(wǎng)關(guān)；第二轉(zhuǎn)換模塊，所述主網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的候選網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入低功耗模式，所述候選網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的主網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入正常工作模式。
10.如權(quán)利要求7所述的具有熱災(zāi)備能力的雙網(wǎng)關(guān)處理的災(zāi)備系統(tǒng)，其特征在于，所述災(zāi)備系統(tǒng)的所述候選網(wǎng)關(guān)周期的收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的心跳包，若超過(guò)所述周期所述候選網(wǎng)關(guān)周期的沒(méi)有收到所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送的心跳包，則執(zhí)行以下模塊: 第三處理模塊，所述候選網(wǎng)關(guān)從低功耗模式進(jìn)入正常工作模式，然后向所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送切換網(wǎng)關(guān)的命令，同時(shí)向所述主網(wǎng)關(guān)發(fā)送心跳包； 第三轉(zhuǎn)換模塊，所述節(jié)點(diǎn)按照所述命令進(jìn)行路由轉(zhuǎn)換，所述主網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的候選網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入低功耗模式，所述候選網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)變成新的主網(wǎng)關(guān)，且進(jìn)入正常工作模式。
11.一種具有熱災(zāi)備能力的多網(wǎng)關(guān)處理系統(tǒng)，其包括一個(gè)主網(wǎng)關(guān)和多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)，該主網(wǎng)關(guān)與每一個(gè)候選網(wǎng)關(guān)構(gòu)成權(quán)利要求7-10的雙網(wǎng)關(guān)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)有優(yōu)先級(jí)編號(hào)，且所述主網(wǎng)關(guān)與每個(gè)候選網(wǎng)關(guān)維持一個(gè)心跳連接，所述多個(gè)候選網(wǎng)關(guān)之間不維持心跳 連接。
【文檔編號(hào)】H04W88/16GK103888994SQ201210563830
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】杜文振, 李棟, 趙澤, 崔莉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所