專利名稱：：鏈?zhǔn)蕉嗵鵁o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的快速分簇?cái)?shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步及數(shù)據(jù)融合方法，適合于無線傳感器節(jié)點(diǎn)是鏈?zhǔn)椒植嫉亩嗵骄W(wǎng)絡(luò)中。
背景技術(shù)：
：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常由于被測對象的形狀不同而有不同的結(jié)構(gòu)，有一類是鏈?zhǔn)蕉嗵鵁o線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其被測對象是呈線狀或帶狀的，如河流水質(zhì)監(jiān)測、油氣管道監(jiān)測、大壩監(jiān)測等。鏈?zhǔn)蕉嗵鵁o線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有如下的特點(diǎn)(1)路徑單一。普通傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)周圍會(huì)有多個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)，傳輸路徑是多條的；而鏈?zhǔn)蕉嗵鵁o線傳感器網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)信息只能順著唯一的直線依次傳遞。(2)多跳路由。由于鏈?zhǔn)蕉嗵膯我宦窂剑垂?jié)點(diǎn)采集到的信息必定要經(jīng)過其它節(jié)點(diǎn)的接力轉(zhuǎn)發(fā)才能到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)。(3)每個(gè)節(jié)點(diǎn)處理的信息量不均衡。每個(gè)節(jié)點(diǎn)不但要采集本地的信息，還要對鄰居節(jié)點(diǎn)送來的信息進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)發(fā)，所以信息量是沿著傳遞路線遞增的，越靠近匯聚節(jié)點(diǎn)，需要處理的信息量就越大。這種單一路徑的多跳數(shù)據(jù)傳送，在能量受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，其能耗和延時(shí)是二個(gè)非常關(guān)鍵的指標(biāo)，與一般結(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相比有明顯的不同。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常由電池供電，為了節(jié)能必須間隙地工作，這種間隙工作又分為同步方式和異步方式。同步方式使得網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間工作，同一時(shí)間睡眠，而異步方式?jīng)]有這種同步功能，節(jié)點(diǎn)間靠等待時(shí)間來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，所以異步方式在節(jié)點(diǎn)間多跳傳送時(shí)，延時(shí)問題非常突出。目前常用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議有很多種，這些協(xié)議注重通用性，比較適合普通面型和層次型網(wǎng)絡(luò)，而未能充分考慮鏈?zhǔn)蕉嗵鵁o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，因此性能無法得到優(yōu)化；數(shù)據(jù)融合技術(shù)也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)降低能耗的技術(shù)之一。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需對每個(gè)信息包進(jìn)行單獨(dú)轉(zhuǎn)發(fā)，由此造成節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包數(shù)量線性增長，控制信息的開銷很大，數(shù)據(jù)融合技術(shù)是通過將多個(gè)較短的數(shù)據(jù)包融合為單個(gè)較長的數(shù)據(jù)包，然后一起傳送，從而降低控制信息的開銷，減少單位信息傳送的能量消耗。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)不足提供一種鏈?zhǔn)蕉嗵鵁o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的快速分簇?cái)?shù)據(jù)傳輸方法，達(dá)到既省電又快速的數(shù)據(jù)傳輸。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)1一種鏈?zhǔn)蕉嗵鵁o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的快速分簇?cái)?shù)據(jù)傳輸方法，具體特征在于對信息的上行或下行采用鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步的時(shí)隙控制和數(shù)據(jù)融合方法，實(shí)行如下過程1)路由自動(dòng)建立將匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)定其為序號0，從0號節(jié)點(diǎn)開始依此經(jīng)過路由發(fā)起和呼叫應(yīng)答，將網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行邏輯編號；2)時(shí)間基準(zhǔn)同步發(fā)送時(shí)間基準(zhǔn)由匯聚節(jié)點(diǎn)周期性地發(fā)出，保證所有的節(jié)點(diǎn)以這個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)為參考，進(jìn)行工作和休眠定時(shí)；3)快速分簇由匯聚節(jié)點(diǎn)開始，由命令控制簇頭和簇的大小，這種分簇方法易于時(shí)間同步而且速度快；4)數(shù)據(jù)融合將多個(gè)較短的數(shù)據(jù)包融合為單個(gè)較長的數(shù)據(jù)包；5)數(shù)據(jù)上行包含數(shù)據(jù)簇內(nèi)傳輸，整個(gè)簇包的上行傳輸，傳輸?shù)拿總€(gè)環(huán)節(jié)都要按照所述鏈?zhǔn)酵降臅r(shí)隙控制。上述鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步時(shí)隙控制是鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步的時(shí)隙控制如圖1所示，無論是信息的上行或下行，都按照這個(gè)模式進(jìn)行，這里有二個(gè)特點(diǎn)(1)接收時(shí)隙與發(fā)送時(shí)隙之間進(jìn)行交錯(cuò)排列。節(jié)點(diǎn)η的發(fā)送“ΤΧ”時(shí)隙與節(jié)點(diǎn)η-1的接收“RX”時(shí)隙是對齊的，因此多個(gè)節(jié)點(diǎn)在時(shí)序上形成一條環(huán)環(huán)相扣的時(shí)隙鏈，因此取名為“鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步”；(2)接收和發(fā)送都留有雙倍的時(shí)隙。為了避免傳輸中的錯(cuò)誤和時(shí)間上的抖動(dòng)，在接收和發(fā)送都留有雙倍的時(shí)隙。從圖1(a)中可以看出，當(dāng)數(shù)據(jù)是無錯(cuò)誤傳輸時(shí)，接收端正確地收到了數(shù)據(jù)并回答ACK后進(jìn)入休眠，發(fā)送端發(fā)完數(shù)據(jù)，等收到ACK后也進(jìn)入休眠，因此，無論是接收或發(fā)送，在時(shí)間上只多了一個(gè)很短的ACK發(fā)和收；當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸失敗時(shí)，發(fā)送端在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有收到ACK，那么在第二時(shí)隙的“ΤΧ”重新發(fā)送，接收端在第二時(shí)隙的“RX”重新接收，如圖1中(b)所示。這種方法在數(shù)據(jù)傳輸可靠時(shí)，并沒有明顯地增加耗電，因?yàn)樗哂凶詣?dòng)休眠機(jī)制，只有當(dāng)傳輸有錯(cuò)時(shí)，才會(huì)有重傳的能量消耗。因此，這種控制方法以增加一個(gè)極短時(shí)間的時(shí)隙，換取了傳輸?shù)娜蒎e(cuò)性和抗時(shí)間抖動(dòng)。上述過程1)路由自動(dòng)建立的方法是在初始階段，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的睡眠和蘇醒時(shí)刻不在同一個(gè)節(jié)拍上，而且節(jié)點(diǎn)還沒有一個(gè)統(tǒng)一的序號，鏈?zhǔn)蕉嗵鵁o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由建立是要給節(jié)點(diǎn)進(jìn)行邏輯序號的標(biāo)定，并使節(jié)點(diǎn)保持一個(gè)初始的時(shí)間同步，如圖2所示。定義匯聚節(jié)點(diǎn)序號為0，圖中由右到左的節(jié)點(diǎn)0、A、B、C等代表位置順序，節(jié)點(diǎn)“A”離匯聚節(jié)點(diǎn)“0”最近。具體路由建立過程如下(1)序號等于0的匯聚節(jié)點(diǎn)廣播路由命令，廣播的發(fā)射功率是可控的，控制在大約二跳范圍，路由命令被距離最近的節(jié)點(diǎn)A和B接收，C節(jié)點(diǎn)由于距離遠(yuǎn)無法正確接收。(2)節(jié)點(diǎn)A和B分別向匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送應(yīng)答幀，應(yīng)答幀包含接收到的場強(qiáng)信息RSSI。為避免沖突，發(fā)送應(yīng)答幀時(shí)，根據(jù)RSSI值的大小不同其退避延時(shí)值也不同。(3)匯聚節(jié)點(diǎn)分別收到A和B的應(yīng)答幀，比較二個(gè)RSSI值的大小，判定RSSI值大的序號為N+1。由于節(jié)點(diǎn)A靠得更近，其RSSI值較大，所以節(jié)點(diǎn)A的序號應(yīng)為1。匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送編號命令給節(jié)點(diǎn)A，規(guī)定節(jié)點(diǎn)A的序號為1，同時(shí)通知節(jié)點(diǎn)A開始廣播路由命令。(4)序號N等于1的節(jié)點(diǎn)A廣播路由命令，路由命令被距離最近的節(jié)點(diǎn)B和C接收，同時(shí)也被匯聚節(jié)點(diǎn)接收。(5)節(jié)點(diǎn)B和C分別向節(jié)點(diǎn)A發(fā)送應(yīng)答幀，應(yīng)答幀包含接收到的場強(qiáng)信息RSSI；匯聚節(jié)點(diǎn)接收到節(jié)點(diǎn)A的廣播路由命令后，知道本節(jié)點(diǎn)的任務(wù)已完成，不比再向A節(jié)點(diǎn)發(fā)送應(yīng)答命令。(6)重復(fù)步驟(3)，節(jié)點(diǎn)A發(fā)送編號命令給節(jié)點(diǎn)B，規(guī)定節(jié)點(diǎn)B的序號為2，同時(shí)通知節(jié)點(diǎn)B開始廣播路由命令。這樣直到所有的節(jié)點(diǎn)都完成了邏輯序號的標(biāo)定，這時(shí)各節(jié)點(diǎn)處于時(shí)間的初始同步，隨時(shí)可以接收命令，為下一步時(shí)間基準(zhǔn)同步作好準(zhǔn)備。上述過程2)時(shí)間基準(zhǔn)同步發(fā)送的方法是時(shí)間基準(zhǔn)由匯聚節(jié)點(diǎn)周期性地發(fā)出，保證所有的節(jié)點(diǎn)以這個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)為參考，進(jìn)行工作和休眠定時(shí)，如圖3所示。一個(gè)周期包括命令下行、數(shù)據(jù)上行、休眠三個(gè)階段。由于命令下行的數(shù)據(jù)格式簡單且長度較短，節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙配合按照圖1的時(shí)隙控制，這個(gè)下行時(shí)隙長度必須與命令長度相配。每個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)接收到下行命令時(shí)就啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)長度等于時(shí)間基準(zhǔn)的一個(gè)重復(fù)周期。上述過程3)快速分簇的方法是在匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)出下行命令的過程中分簇就已經(jīng)開始，如圖4所示。簇頭和簇的大小可由下行命令中的參數(shù)設(shè)定。由匯聚節(jié)點(diǎn)開始沿下行順序進(jìn)行分簇，下行命令一邊傳送，分簇一邊進(jìn)行，命令傳到最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，分簇也結(jié)束。這種由匯聚節(jié)點(diǎn)開始且可由命令控制的分簇方法，易于時(shí)間同步而且快速，當(dāng)命令傳到后面一定距離后，前面的簇就可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)上傳，這在后面圖6的時(shí)序中可以清楚地看到。上述過程4)數(shù)據(jù)融合的方法是為減小總的控制信息的開銷，不對每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)轉(zhuǎn)發(fā)，而是利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)將多個(gè)較短的數(shù)據(jù)包融合為單個(gè)較長的數(shù)據(jù)包，從而大幅度降低轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包數(shù)目，降低數(shù)據(jù)控制總開銷，節(jié)省電能。這個(gè)融合過程是分簇進(jìn)行的，如圖4。數(shù)據(jù)在上行過程中自動(dòng)完成數(shù)據(jù)融合，其總的長度是固定的，這個(gè)長度可以由命令下行時(shí)設(shè)定。不管是單個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包還是融合后較長的數(shù)據(jù)包，都符合下面的格式數(shù)據(jù)包的格式<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>數(shù)據(jù)包融合前后的數(shù)據(jù)格式如下數(shù)據(jù)融合前<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>融合后的數(shù)據(jù)包L0039」<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>這里的“控制信息”包含了數(shù)據(jù)包格式中定義的前導(dǎo)碼、同步字、數(shù)據(jù)長度、目的地址、源地址、包類型；“數(shù)據(jù)”包含了數(shù)據(jù)包格式中定義的有效數(shù)據(jù)和校驗(yàn)字。上述過程5)數(shù)據(jù)上行的具體過程如下數(shù)據(jù)上行可以分為二個(gè)過程。第一過程是融合前的簇內(nèi)傳送，在一個(gè)簇內(nèi)，融合過程就是數(shù)據(jù)上行的過程，在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)包長逐點(diǎn)增加，匯聚到簇頭，見圖4。第二過程是融合后的數(shù)據(jù)包傳送，是以融合后的長包為單位向匯聚節(jié)點(diǎn)傳送，在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)包長不變化，見圖4。在數(shù)據(jù)上行過程中，節(jié)點(diǎn)間的時(shí)隙配合是按照圖1的時(shí)隙控制進(jìn)行，這個(gè)上行時(shí)隙的基本長度是以融合后的包長設(shè)計(jì)，這樣可以簡化上行過程的時(shí)隙控制，在簇內(nèi)傳輸過程有充足的時(shí)間裕量，時(shí)間同步更加穩(wěn)健。數(shù)據(jù)上行并不是在下行命令結(jié)束時(shí)才開始，當(dāng)下行命令傳到后面一定距離后，前面的簇就可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)上傳。如圖6中，包1數(shù)據(jù)在下行命令傳到第二簇的末節(jié)點(diǎn)8時(shí)開始上傳。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明對信息的上行或下行采用了鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步的時(shí)隙控制和數(shù)據(jù)融合，使數(shù)據(jù)傳輸既省電又快速。圖1時(shí)隙控制過程示意2路由自動(dòng)建立過程示意3是路由自動(dòng)建立過程示意4是時(shí)基同步發(fā)送過程示意圖圖5是快速分簇過程示意圖圖6是數(shù)據(jù)融合過程示意圖具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例結(jié)合附圖詳述如下參見圖1，本鏈?zhǔn)蕉嗵鵁o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的快速分簇?cái)?shù)據(jù)傳輸方法，對信息的上行或下行采用鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步的時(shí)隙控制和數(shù)據(jù)融合方法，實(shí)行如下過程路由自動(dòng)建立、時(shí)間基準(zhǔn)同步發(fā)送、快速分簇、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)上行。路由自動(dòng)建立是將匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)定為序號0，從0號節(jié)點(diǎn)開始依此經(jīng)過路由發(fā)起和呼叫應(yīng)答，將網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行邏輯編號；時(shí)間基準(zhǔn)由匯聚節(jié)點(diǎn)周期性地發(fā)出，保證所有的節(jié)點(diǎn)以這個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)為參考，進(jìn)行工作和休眠定時(shí)；快速分簇由匯聚節(jié)點(diǎn)開始且可由命令控制簇的大小和簇頭，這種分簇方法易于時(shí)間同步而且速度快；數(shù)據(jù)融合將多個(gè)較短的數(shù)據(jù)包融合為單個(gè)較長的數(shù)據(jù)包，從而大幅度降低轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包數(shù)目，降低數(shù)據(jù)控制總開銷，節(jié)省電能；數(shù)據(jù)上行過程是最復(fù)雜的過程，它包含了數(shù)據(jù)簇內(nèi)傳輸，整個(gè)簇包的上行傳輸，傳輸?shù)拿總€(gè)環(huán)節(jié)都要按照嚴(yán)格的時(shí)隙控制。參見圖2，上述鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步的時(shí)隙控制是無論是信息的上行或下行，都按照這個(gè)模式進(jìn)行1)接收時(shí)隙與發(fā)送時(shí)隙之間進(jìn)行交錯(cuò)排列節(jié)點(diǎn)η的發(fā)送“ΤΧ”時(shí)隙與節(jié)點(diǎn)η-1的接收“RX”時(shí)隙是對齊的，因此多個(gè)節(jié)點(diǎn)在時(shí)序上形成一條環(huán)環(huán)相扣的時(shí)隙鏈，因此取名為“鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步”；2)接收和發(fā)送都留有雙倍的時(shí)隙為了避免傳輸中的錯(cuò)誤和時(shí)間上的抖動(dòng)，在接收和發(fā)送都留有雙倍的時(shí)隙。參見圖3，上述路由自動(dòng)建立的方法是定義匯聚節(jié)點(diǎn)序號為0，按順序編號為0、A、B、C……，節(jié)點(diǎn)“A”離匯聚節(jié)點(diǎn)“0”最近，具體路由建立過程如下(1)序號等于0的匯聚節(jié)點(diǎn)廣播路由命令，廣播的發(fā)射功率是可控的，控制在大約二跳范圍，路由命令被距離最近的節(jié)點(diǎn)A和B接收，C節(jié)點(diǎn)由于距離遠(yuǎn)無法正確接收；(2)節(jié)點(diǎn)A和B分別向匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送應(yīng)答幀，應(yīng)答幀包含接收到的場強(qiáng)信息RSSI；為避免沖突，發(fā)送應(yīng)答幀時(shí)，根據(jù)RSSI值的大小不同其退避延時(shí)值也不同；(3)匯聚節(jié)點(diǎn)分別收到節(jié)點(diǎn)A和B的應(yīng)答幀，比較二個(gè)RSSI值的大小，判定RSSI值大的序號為N+1；由于節(jié)點(diǎn)A靠得更近，其RSSI值較大，所以節(jié)點(diǎn)A的序號應(yīng)為1；匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送編號命令給節(jié)點(diǎn)A，規(guī)定節(jié)點(diǎn)A的序號為1，同時(shí)通知節(jié)點(diǎn)A開始廣播路由命令；(4)序號N等于1的節(jié)點(diǎn)A廣播路由命令，路由命令被距離最近的節(jié)點(diǎn)B和C接收，同時(shí)也被匯聚節(jié)點(diǎn)接收；(5)節(jié)點(diǎn)B和C分別向節(jié)點(diǎn)A發(fā)送應(yīng)答幀，應(yīng)答幀包含接收到的場強(qiáng)信息RSSI；匯聚節(jié)點(diǎn)接收到節(jié)點(diǎn)A的廣播路由命令后，知道本節(jié)點(diǎn)的任務(wù)已完成，不比再向A節(jié)點(diǎn)發(fā)送應(yīng)答命令；(6)重復(fù)步驟(3)，節(jié)點(diǎn)A發(fā)送編號命令給節(jié)點(diǎn)B，規(guī)定節(jié)點(diǎn)B的序號為2，同時(shí)通知節(jié)點(diǎn)B開始廣播路由命令；這樣直到所有的節(jié)點(diǎn)都完成了邏輯序號的標(biāo)定，這時(shí)各節(jié)點(diǎn)處于時(shí)間的初始同步，隨時(shí)可以接收命令，為下一步時(shí)間基準(zhǔn)同步作好準(zhǔn)備。參見圖4，上述的時(shí)間基準(zhǔn)同步發(fā)送的方法是時(shí)間基準(zhǔn)由匯聚節(jié)點(diǎn)周期性地發(fā)出，保證所有的節(jié)點(diǎn)以這個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)為參考，進(jìn)行工作和休眠定時(shí)一個(gè)周期包括命令下行、數(shù)據(jù)上行、休眠三個(gè)階段；由于命令下行的數(shù)據(jù)格式簡單且長度較短，節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙配合按照所述的鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步的時(shí)隙控制，這個(gè)下行時(shí)隙長度必須與命令長度相配；每個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)接收到下行命令時(shí)就啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)長度等于時(shí)間基準(zhǔn)的一個(gè)重復(fù)周期。參見圖5，上述的快速分簇的方法是在匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)出下行命令的過程中分簇就已經(jīng)開始，簇頭和簇的大小可由下行命令中的參數(shù)設(shè)定；由匯聚節(jié)點(diǎn)開始沿下行順序進(jìn)行分簇，下行命令一邊傳送，分簇一邊進(jìn)行，命令傳到最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，分簇也結(jié)束；這種由匯聚節(jié)點(diǎn)開始且可由命令控制的分簇方法，易于時(shí)間同步而且快速，當(dāng)命令傳到后面一定距離后，前面的簇就可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)上傳。上述的數(shù)據(jù)融合的方法是將多個(gè)較短的數(shù)據(jù)包融合為單個(gè)較長的數(shù)據(jù)包，從而大幅度降低轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包數(shù)目，降低數(shù)據(jù)控制總開銷，節(jié)省電能；這個(gè)融合過程是分簇進(jìn)行的，數(shù)據(jù)在上行過程中自動(dòng)完成數(shù)據(jù)融合，其總的長度是固定的，這個(gè)長度由命令下行時(shí)設(shè)定；數(shù)據(jù)包的格式<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>數(shù)據(jù)包融合前后的數(shù)據(jù)格式如下<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>數(shù)據(jù)融合后:融合后的數(shù)據(jù)包<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>這里的“控制信息”包含了數(shù)據(jù)包格式中定義的前導(dǎo)碼、同步字、數(shù)據(jù)長度、目的地址、源地址、包類型；“數(shù)據(jù)”包含了數(shù)據(jù)包格式中定義的有效數(shù)據(jù)和校驗(yàn)字。參見圖6，上述的數(shù)據(jù)上行的具體過程是數(shù)據(jù)上行可以分為二個(gè)過程第一過程是融合前的簇內(nèi)傳送，在一個(gè)簇內(nèi)，融合過程就是數(shù)據(jù)上行的過程，在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)包長逐點(diǎn)增加，匯聚到簇頭；第二過程是融合后的數(shù)據(jù)包傳送，是以融合后的長包為單位向匯聚節(jié)點(diǎn)傳送，在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)包長不變化；在數(shù)據(jù)上行過程中，節(jié)點(diǎn)間的時(shí)隙配合是按所述鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步的時(shí)隙控制進(jìn)行的，這個(gè)上行時(shí)隙的基本長度是以融合后的包長設(shè)計(jì)；當(dāng)下行命令傳到后面一定距離后，前面的簇就可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)上傳。權(quán)利要求一種鏈?zhǔn)蕉嗵鵁o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的快速分簇?cái)?shù)據(jù)傳輸方法，具體特征在于對信息的上行或下行采用鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步的時(shí)隙控制和數(shù)據(jù)融合方法，實(shí)行如下過程1)路由自動(dòng)建立將匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)定其為序號0，從0號節(jié)點(diǎn)開始依此經(jīng)過路由發(fā)起和呼叫應(yīng)答，將網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行邏輯編號；2)時(shí)間基準(zhǔn)同步發(fā)送時(shí)間基準(zhǔn)由匯聚節(jié)點(diǎn)周期性地發(fā)出，保證所有的節(jié)點(diǎn)以這個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)為參考，進(jìn)行工作和休眠定時(shí)；3)快速分簇由匯聚節(jié)點(diǎn)開始，由命令控制簇頭和簇的大小，這種分簇方法易于時(shí)間同步而且速度快；4)數(shù)據(jù)融合將多個(gè)較短的數(shù)據(jù)包融合為單個(gè)較長的數(shù)據(jù)包；5)數(shù)據(jù)上行包含數(shù)據(jù)簇內(nèi)傳輸，整個(gè)簇包的上行傳輸，傳輸?shù)拿總€(gè)環(huán)節(jié)都要按照所述鏈?zhǔn)酵降臅r(shí)隙控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈?zhǔn)蕉嗵鴤鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的快速分簇?cái)?shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步的時(shí)隙控制是無論是信息的上行或下行，都按照這個(gè)模式進(jìn)行1)接收時(shí)隙與發(fā)送時(shí)隙之間進(jìn)行交錯(cuò)排列節(jié)點(diǎn)η的發(fā)送“ΤΧ”時(shí)隙與節(jié)點(diǎn)η-1的接收“RX”時(shí)隙是對齊的，因此多個(gè)節(jié)點(diǎn)在時(shí)序上形成一條環(huán)環(huán)相扣的時(shí)隙鏈，因此取名為“鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步”；2)接收和發(fā)送都留有雙倍的時(shí)隙為了避免傳輸中的錯(cuò)誤和時(shí)間上的抖動(dòng)，在接收和發(fā)送都留有雙倍的時(shí)隙。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈?zhǔn)蕉嗵鴤鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的快速分簇?cái)?shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述過程1)路由自動(dòng)建立的方法是定義匯聚節(jié)點(diǎn)序號為0，按順序編號為0、Α、B、C……，節(jié)點(diǎn)“Α”離匯聚節(jié)點(diǎn)“0”最近，具體路由建立過程如下(1)序號等于0的匯聚節(jié)點(diǎn)廣播路由命令，廣播的發(fā)射功率是可控的，控制在大約二跳范圍，路由命令被距離最近的節(jié)點(diǎn)A和B接收，C節(jié)點(diǎn)由于距離遠(yuǎn)無法正確接收；(2)節(jié)點(diǎn)A和B分別向匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送應(yīng)答幀，應(yīng)答幀包含接收到的場強(qiáng)信息RSSI；為避免沖突，發(fā)送應(yīng)答幀時(shí)，根據(jù)RSSI值的大小不同其退避延時(shí)值也不同；(3)匯聚節(jié)點(diǎn)分別收到節(jié)點(diǎn)A和B的應(yīng)答幀，比較二個(gè)RSSI值的大小，判定RSSI值大的序號為Ν+1；由于節(jié)點(diǎn)A靠得更近，其RSSI值較大，所以節(jié)點(diǎn)A的序號應(yīng)為1；匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送編號命令給節(jié)點(diǎn)Α，規(guī)定節(jié)點(diǎn)A的序號為1，同時(shí)通知節(jié)點(diǎn)A開始廣播路由命令；(4)序號N等于1的節(jié)點(diǎn)A廣播路由命令，路由命令被距離最近的節(jié)點(diǎn)B和C接收，同時(shí)也被匯聚節(jié)點(diǎn)接收；(5)節(jié)點(diǎn)B和C分別向節(jié)點(diǎn)A發(fā)送應(yīng)答幀，應(yīng)答幀包含接收到的場強(qiáng)信息RSSI；匯聚節(jié)點(diǎn)接收到節(jié)點(diǎn)A的廣播路由命令后，知道本節(jié)點(diǎn)的任務(wù)已完成，不比再向A節(jié)點(diǎn)發(fā)送應(yīng)答命令；(6)重復(fù)步驟(3)，節(jié)點(diǎn)A發(fā)送編號命令給節(jié)點(diǎn)B，規(guī)定節(jié)點(diǎn)B的序號為2，同時(shí)通知節(jié)點(diǎn)B開始廣播路由命令；這樣直到所有的節(jié)點(diǎn)都完成了邏輯序號的標(biāo)定，這時(shí)各節(jié)點(diǎn)處于時(shí)間的初始同步，隨時(shí)可以接收命令，為下一步時(shí)間基準(zhǔn)同步作好準(zhǔn)備。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈?zhǔn)蕉嗵鴤鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的快速分簇?cái)?shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述過程2)時(shí)間基準(zhǔn)同步的方法是時(shí)間基準(zhǔn)由匯聚節(jié)點(diǎn)周期性地發(fā)出，保證所有的節(jié)點(diǎn)以這個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)為參考，進(jìn)行工作和休眠定時(shí)一個(gè)周期包括命令下行、數(shù)據(jù)上行、休眠三個(gè)階段；由于命令下行的數(shù)據(jù)格式簡單且長度較短，節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙配合按照所述的鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步的時(shí)隙控制，這個(gè)下行時(shí)隙長度必須與命令長度相配；每個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)接收到下行命令時(shí)就啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)長度等于時(shí)間基準(zhǔn)的一個(gè)重復(fù)周期。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈?zhǔn)蕉嗵鴤鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的快速分簇?cái)?shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述過程3)快速分簇的方法是在匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)出下行命令的過程中分簇就已經(jīng)開始，簇頭和簇的大小可由下行命令中的參數(shù)設(shè)定；由匯聚節(jié)點(diǎn)開始沿下行順序進(jìn)行分簇，下行命令一邊傳送，分簇一邊進(jìn)行，命令傳到最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，分簇也結(jié)束；這種由匯聚節(jié)點(diǎn)開始且可由命令控制的分簇方法，易于時(shí)間同步而且快速，當(dāng)命令傳到后面一定距離后，前面的簇就可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)上傳。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈?zhǔn)蕉嗵鴤鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的快速分簇?cái)?shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述過程4)數(shù)據(jù)融合的方法是將多個(gè)較短的數(shù)據(jù)包融合為單個(gè)較長的數(shù)據(jù)包，從而大幅度降低轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包數(shù)目，降低數(shù)據(jù)控制總開銷，節(jié)省電能；這個(gè)融合過程是分簇進(jìn)行的，數(shù)據(jù)在上行過程中自動(dòng)完成數(shù)據(jù)融合，其總的長度是固定的，這個(gè)長度由命令下行時(shí)設(shè)定；數(shù)據(jù)包的格式_^__<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>數(shù)據(jù)包融合前后的數(shù)據(jù)格式如下數(shù)據(jù)融合前<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>數(shù)據(jù)融合后<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>這里的“控制信息”包含了數(shù)據(jù)包格式中定義的前導(dǎo)碼、同步字、數(shù)據(jù)長度、目的地址、源地址、包類型；“數(shù)據(jù)”包含了數(shù)據(jù)包格式中定義的有效數(shù)據(jù)和校驗(yàn)字。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈?zhǔn)蕉嗵鴤鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的快速分簇?cái)?shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述過程5)數(shù)據(jù)上行的方法是數(shù)據(jù)上行可以分為二個(gè)過程第一過程是融合前的簇內(nèi)傳送，在一個(gè)簇內(nèi)，融合過程就是數(shù)據(jù)上行的過程，在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)包長逐點(diǎn)增加，匯聚到簇頭；第二過程是融合后的數(shù)據(jù)包傳送，是以融合后的長包為單位向匯聚節(jié)點(diǎn)傳送，在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)包長不變化；在數(shù)據(jù)上行過程中，節(jié)點(diǎn)間的時(shí)隙配合是按所述鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步的時(shí)隙控制進(jìn)行的，這個(gè)上行時(shí)隙的基本長度是以融合后的包長設(shè)計(jì)；當(dāng)下行命令傳到后面一定距離后，前面的簇就可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)上傳.全文摘要本發(fā)明涉及一種鏈?zhǔn)蕉嗵鵁o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的快速分簇?cái)?shù)據(jù)傳輸方法，它是對信息的上行或下行采用鏈?zhǔn)綍r(shí)間同步的時(shí)隙控制和數(shù)據(jù)融合方法，實(shí)行如下過程路由自動(dòng)建立、時(shí)間基準(zhǔn)同步發(fā)送、快速分簇、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)上行。通過這些過程的獨(dú)特控制，使得鏈?zhǔn)蕉嗵鴤鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸既省電又快速。文檔編號H04J3/06GK101801114SQ20091019823公開日2010年8月11日申請日期2009年11月3日優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日發(fā)明者周偉,張雪凡申請人:上海大學(xué)