专利名称：移动无线传感网中的基于位置的sink接入机制的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种无线传感器网络，特别涉及ー种移动无线传感器网络中的基于位置信息的sink接入机制。
背景技术：
无线传感器网络是由一组随机分布的集成有传感器、数据处理単元和通信単元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域内感知对象的信息，并发布给观察者。其中，sink节点是数据汇集节点，负责汇总网络中传感器节点发来的数据，同时也是整个传感器网络的控制节点，对网络中其他传感器节点进行管理。无线传感器网络最主要的限制条件之一是能量有限，设计无线传感器网络时所要考虑的关键问题之一就是如何节省能量，有一种能够有效节省能量的方法就是引入休眠机制。研究表明，节点在空闲状态时(无数据传输)消耗的能量是非常可观的，因此，让节点在空闲时进入休眠，可有效节省能量，延长网络的生存周期。但是已有无线传感网络休眠机制方案中，由于sink节点的特殊地位，仅有传感器节点采用休眠机制，sink节点一般被假设不采用休眠机制，一直处于工作状态。而实际中，sink节点可能是ー个手机或笔记本等移动终端，其能量也是有限的，一直处于工作状态，收集数据可能造成能量消耗严重，从而导致了网络生命周期大幅度降低。因此sink节点也采用相应的休眠机制是具有研究价值的ー个方向。但在网络中所有节点采用休眠机制会带来sink节点接入问题，即sink节点采用休眠机制会影响sink接入时间。而网络要求是当节点有数据要发送给sink时，需要快速(最好无时延)地接入到sink中。所以现有的休眠机制都存在如何保证能量有效性的同时并不增加传输延时的缺陷。
发明内容
本发明g在克服背景技术所述的sink节点能量消耗严重的缺陷以及现有移动网络休眠机制不能兼顾传输反应速度的问题，设计一种基于位置信息的休眠机制，保证所有节点的能量有效性，同时并不増加传输延吋。本发明所述的移动传感器网络包含很多固定的传感器节点和一个或多个移动sink,当传感器节点有数据汇报时，需要传递给sink节点。网络中的姆个节点具备自己的位置信息，节点是时间同步的，且节点采用休眠机制，用休眠时间表来表示节点的工作和休眠的调度安排。本发明的技术方案是将所述的移动无线传感网络按节点位置划分互不重叠的网格Grid,同时设置休眠时间表,姆个网格Grid与对应的一个休眠时间表建立映射关系，传感器节点根据所属的网格确定自己的休眠时间表，移动sink根据自己当前位置坐标计算出自己处于哪ー个网格，确定自己的休眠时间表，以和该网格内传感器节点通信。建立映射关系的方法有很多，优选为使用哈希函数映射。
优选的节点休眠时间表的生成方法是米用[7，3, I]循环码设置休眠时间表，以节点网格位置信息作为输入生成节点休眠时间表，使同属ー个网格的节点的休眠时间表保持一致，同时相邻网格的休眠时间表有重叠部分。本发明着眼于移动sink网络中的休眠机制，基于位置信息设计网络休眠时间表，能够实现网络的能量有效性。移动sink不需要与其他节点进行控制信息交互即可确定休眠时间表，且避免了通信等待延时。本方案只需要节点的位置信息，具有简单且易于在实际的无线传感器网络中实现的特点。
图1，本发明的网格划分示意图。图2，本发明的位置坐标和休眠时间表的映射关系图。
具体实施例方式(一)对网络划分网格Grid，一个网格内的节点可以相互通信，网格是边长为L (I ^R/v 2 )的正方形(其中R为节点的通信范围)。可以选定网络中ー个特定节点作为原点，如选定坐标(40° 21 15.41 N，116° 0024.21 E )为原点，记为( , y0)o用边长为L的网格划分网络。网格划分如图1，通过此划分方法，每个节点(xs，ys)都计算自己处于哪个网格中，网格可以用ー个整数坐标( yG)来表示。(xe, ye)计算公式如下
% = Uxs_ %)/Lj yG=Uys — Yq)/LJ。移动sink每隔T时间，采样自己的位置坐标(xs，ys)，也通过上面的计算公式得知自己移动到哪个网格。其中參数L应保障ー个网格内的节点能够相互通信，因此し各Fl/\ ^.。方案中取
.L=R/Y 2,。參数T应该根据sink移动速度V以及參数L来设定，例如T=L/v。(ニ) 休眠时间表[7，3，I]循环序列来设置各节点的休眠时间表，使相邻节点间也可以相互通信，保障多跳传输的性能。(三)设定网格与时间表的映射函数F( ),任一网格Grid对应的休眠时间表S可通过S=F (Grid)计算得出。映射关系F( )可以有很多实现方式。其中ー种最为简单方法的是通过哈希函数映射。下面举例说明网格与休眠时间表之间的映射关系。例如网络可采用[7，3，I]循环码来设计休眠时间表S。该休眠机制描述为，I个帧分为7个时隙，其中有3个时隙节点处于工作状态，4个时隙进入休眠状态。用[7，3，1]循环码字表示I个帧内休眠时间表，I表示该时隙内该节点处于工作状态，0进入休眠状态，如图2所示。由于循环码可以用多项式的方式来表达，本专利中休眠时间表、循环码、多项式等价可交互使用。若已知某ー网格坐标Grid (x，y)，可通过下面计算将其映射到相应的休眠时间表
权利要求
1.移动无线传感网中的基于位置的sink接入机制，所述的移动无线传感网中包含若干固定的传感器节点和一个或多个移动sink ;网络中的节点是同步的；当传感器节点有数据汇报时，需要传递给sink ;网络中的每个节点具备自己的位置信息；其特征在于将所述的移动无线传感网络按节点位置划分互不重叠的网格Grid，同时设置休眠时间表，每个网格Grid与对应的一个休眠时间表建立映射关系，传感器节点根据所属的网格确定自己的休眠时间表，移动sink根据自己当前位置坐标计算出自己处于哪一个网格，确定自己的休眠时间表，以和该网格内传感器节点通信。
2.根据权利要求I所述的sink接入机制，其特征是所述建立映射关系的方法是使用哈希函数映射。
3.根据权利要求I所述的sink接入机制，其特征是所述休眠时间表可以随时间而变也可以是固定的。
4.根据权利要求I所述的sink接入机制，其特征是网格划分方法是每个网格为一个正方形，网格内所有节点能够直接通信，网格规模取边长L ^R/^ 2，其中R是节点的通信半径，一个网格以网格坐标来表示。
5.根据权利要求3所述sink接入机制，其特征在于网格坐标的获取方法是选定网络中一个特定节点作为原点，记为(x。，^)，用边长为L的网格划分网络，每个节点(xs，ys)都计算自己处于哪个网格中，网格用一个整数坐标(xe, yG)来表示，(xG, yG)计算方式是 Xg= L(xs — x0)/Li, yG=l(ys - yc)/Lj 移动sink每隔一个时间T，采样自己的位置坐标(xs，ys)，也通过上面的计算公式得知自己移动到哪个网格。
6.根据权利要求I所述的sink接入机制,其特征是所述的节点休眠时间表的生成方法是采用[7，3，I]循环码设置休眠时间表，以节点网格位置信息作为输入生成节点休眠时间表，使同属一个网格的节点的休眠时间表保持一致，同时相邻网格的休眠时间表有重叠部分。
7.根据权利要求I所述的sink接入机制，其特征是采用[7，3，I]循环码来设计休眠时间表，该休眠机制为，I个帧分为7个时隙，其中有3个时隙节点处于工作状态，4个时隙进入休眠状态；用[7，3，I]循环码字表示I个帧内休眠时间表，I表示该时隙内该节点处于工作状态，O进入休眠状态；从已知的一网格坐标Grid (X，y)，将其映射到相应的休眠时间表的计算方法是m=(x+y)%7S= [ f(x)*xm ] mod(l+x7)。
全文摘要
移动无线传感网中的基于位置的sink接入机制，涉及无线传感网技术。它移动无线传感网络按节点位置划分互不重叠的网格Grid，同时设置休眠时间表，每个网格Grid与对应的一个休眠时间表建立映射关系，传感器节点根据所属的网格确定自己的休眠时间表，移动sink根据自己当前位置坐标计算出自己处于哪一个网格，确定自己的休眠时间表，以和该网格内传感器节点通信。本发明基于位置信息设计网络休眠时间表，能够实现网络的能量有效性。移动sink不需要与其他节点进行控制信息交互即可确定休眠时间表，且避免了通信等待延时。本方案只需要节点的位置信息，具有简单且易于在实际的无线传感器网络中实现的特点。
文档编号H04W48/00GK102625408SQ20111002982
公开日2012年8月1日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者赵壮 申请人:无锡泛联物联网科技股份有限公司