專(zhuān)利名稱(chēng)：一種傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中傳感器網(wǎng)絡(luò)接入領(lǐng)域，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種傳感 器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
傳感器網(wǎng)絡(luò)(Sensor Network, SN)是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)組成的 自組織網(wǎng)絡(luò)，它集數(shù)據(jù)的采集、傳輸、融合分析于一體，是信息技術(shù)的一個(gè)新領(lǐng)域，極大地?cái)U(kuò) 展了人們的信息獲取能力，它能將客觀世界的物理信息同傳輸網(wǎng)絡(luò)連接在一起，在下一代 互聯(lián)網(wǎng)中為人們提供最直接、最有效、最真實(shí)的信息。物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)，指的是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別(RFID) 裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè) 巨大網(wǎng)絡(luò)。它利用了傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別 和管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)，但是目前還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明中傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合實(shí)現(xiàn)在連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng) 關(guān)之上。物聯(lián)網(wǎng)中的家庭網(wǎng)關(guān)(Home Gateway)是實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)接入 網(wǎng)關(guān)相互通信的設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的基礎(chǔ)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的需求，該家庭網(wǎng)關(guān) 必須具有多種接入的功能。家庭網(wǎng)關(guān)用于家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)包括WiFi網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng) 通信網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了各種數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)于傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，傳感器節(jié)點(diǎn)在家庭網(wǎng)關(guān)內(nèi)部采集感知區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行 簡(jiǎn)單的處理后發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn)；傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)將傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給家庭 網(wǎng)關(guān)，如傳感器節(jié)點(diǎn)部署區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度、光強(qiáng)等；接著家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，傳輸 方式包括以太網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)等，最終到達(dá)遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域服務(wù)器。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，家庭網(wǎng)關(guān)收到數(shù)據(jù)后，不再為每個(gè)數(shù)據(jù)幀啟動(dòng)傳輸，而是采用幀 聚合方式，從而減少通信開(kāi)銷(xiāo)。數(shù)據(jù)聚合減少傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)冗余增加從 源節(jié)點(diǎn)到基站有用信息流，也減少節(jié)點(diǎn)的能量消耗、消除網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)冗余、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的使 用壽命。數(shù)據(jù)聚合實(shí)現(xiàn)的方法在本質(zhì)上來(lái)看就是把多個(gè)數(shù)據(jù)包按照一定的幀格式重新封 裝成一個(gè)數(shù)據(jù)幀，待接收節(jié)點(diǎn)接收后，進(jìn)行反向的解聚合操作，還原成原始的多個(gè)數(shù)據(jù)包。家庭網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)聚合模塊借鑒了傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)聚合思想。家庭網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)聚 合模塊就是要在轉(zhuǎn)發(fā)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)先進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而減少 通信開(kāi)銷(xiāo)，增加從傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)到物聯(lián)網(wǎng)控制設(shè)備_區(qū)域服務(wù)器之間的有用信息流。在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下融合傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感節(jié)點(diǎn)分布廣泛、節(jié)點(diǎn) 個(gè)數(shù)多，而每個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)據(jù)量不大，如果對(duì)每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，將由于無(wú)線(xiàn)報(bào)頭開(kāi)銷(xiāo)的原因帶來(lái)大量額外信息，造成帶寬資源的浪費(fèi)，也會(huì)增加網(wǎng) 絡(luò)的負(fù)載。因此本發(fā)明提出實(shí)時(shí)地進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文的聚合處理，減少信息傳輸中 所攜帶的額外信息，提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率和提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，減少骨干網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞的可

為方便理解，下面列出本發(fā)明中出現(xiàn)的一些術(shù)語(yǔ)的中英文對(duì)照 IP Internet Protocol,因特網(wǎng)辦議
SN =Sensor Network,傳感器網(wǎng)絡(luò)
IOT Jnternet of Things,物聯(lián)網(wǎng)
HGff =Home Gateffay,家庭網(wǎng)關(guān)
A-PDU =Aggregation-Protocol Data Unit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元聚合 A-SDU =Aggregation-Service Data Unit,服務(wù)數(shù)據(jù)單元聚合

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合的實(shí)現(xiàn)方法，在物聯(lián)網(wǎng)中克服傳 感器網(wǎng)絡(luò)接入后大量節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)擁塞以及無(wú)線(xiàn)資源的浪費(fèi)，從而提出利用數(shù)據(jù)聚合 模塊來(lái)提高傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)有效信息量，提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率和吞吐量。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是1、一種傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于， 所述的方法包括傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表的建立、傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表的添加、數(shù)據(jù)聚合 調(diào)度發(fā)送，所述的方法具體包括以下步驟步驟1)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表的初始化創(chuàng)建完成當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在 的節(jié)點(diǎn)信息表的建立；步驟2)在傳感器節(jié)點(diǎn)信息表中添加新節(jié)點(diǎn)信息當(dāng)收到傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，提取節(jié) 點(diǎn)ID，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)ID計(jì)算哈希值，根據(jù)計(jì)算出的哈希值在信息表中查找該傳感器節(jié)點(diǎn)信 息，如果沒(méi)有找到，創(chuàng)建該節(jié)點(diǎn)信息實(shí)體，并插入信息表中；步驟3)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合調(diào)度在傳感節(jié)點(diǎn)信息表中找到對(duì)應(yīng)的 節(jié)點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體，根據(jù)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體當(dāng)中聚合表示位的值，判斷是否滿(mǎn)足聚合條件，選擇 是以聚合報(bào)文鏈方式發(fā)送還是單數(shù)據(jù)包直接發(fā)送，對(duì)于滿(mǎn)足聚合條件的數(shù)據(jù)包，根據(jù)聚合 閥值進(jìn)行組裝成聚合鏈發(fā)送。所述的傳感器節(jié)點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體包含節(jié)點(diǎn)ID，節(jié)點(diǎn)組ID，聚合標(biāo)識(shí)；所述的聚合標(biāo)示的意義是長(zhǎng)度為16bit，0x00標(biāo)示不可以聚合，OxOl標(biāo)示僅可以 單節(jié)點(diǎn)聚合，0x02標(biāo)示可以多節(jié)點(diǎn)聚合；所述的聚合閥值包括聚合鏈數(shù)據(jù)包限制(一個(gè)聚合鏈中最多含有的數(shù)據(jù)包個(gè) 數(shù))，聚合鏈長(zhǎng)度限制(一個(gè)聚合鏈最大字節(jié)數(shù))，延遲時(shí)間限制(節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)在緩存隊(duì)列內(nèi) 最大緩存時(shí)間)；所述的傳感器信息表是一個(gè)鏈表結(jié)構(gòu)，一個(gè)頭指針始終指向該表的第一個(gè)組播結(jié) 構(gòu)實(shí)體，一個(gè)尾指針始終指向該表中的最后一個(gè)組播結(jié)構(gòu)實(shí)體，整個(gè)信息表采用以節(jié)點(diǎn)ID 為哈希關(guān)鍵字的存儲(chǔ)方式；所述的緩存隊(duì)列包含聚合包個(gè)數(shù)、當(dāng)前聚合鏈長(zhǎng)度、定時(shí)器和當(dāng)前隊(duì)列內(nèi)聚合鏈 類(lèi)型、指向該隊(duì)列內(nèi)第一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文的頭指針、指向隊(duì)列內(nèi)最后一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文的尾指針；所述的聚合鏈意義是緩存隊(duì)列內(nèi)第二個(gè)報(bào)文開(kāi)始，都以組裝成聚合鏈的形式；所述的待處理報(bào)文時(shí)緩存隊(duì)列內(nèi)第一個(gè)數(shù)據(jù)包；所述的聚合報(bào)文鏈包括傳感數(shù)據(jù)報(bào)文、聚合分隔符；
所述的聚合分隔符包括聚合鏈報(bào)文個(gè)數(shù)8bit、聚合鏈20bit長(zhǎng)度、聚合鏈類(lèi)型 4bit。所述的傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合的實(shí)現(xiàn)方法中步驟1)具體包括如下子步驟1. 1)所述的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表的初始化創(chuàng)建當(dāng)網(wǎng)關(guān)上電以后，完成當(dāng)前 網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)信息的建立，每個(gè)傳感器的信息以信息結(jié)構(gòu)實(shí)體的形式記錄，包括節(jié)點(diǎn) ID、組ID和聚合標(biāo)識(shí)，并以節(jié)點(diǎn)ID計(jì)算哈希值，存放在傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表中，設(shè)置新加 節(jié)點(diǎn)聚合默認(rèn)標(biāo)示，新加入的節(jié)點(diǎn)聚合表示會(huì)被系統(tǒng)按默認(rèn)標(biāo)示填寫(xiě)。所述的對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合調(diào)度的實(shí)現(xiàn)方法中步驟2)具體包括如下 子步驟2. 1)所述的在傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表中添加新的節(jié)點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體當(dāng)收到某 傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，讀取所述的傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中每個(gè)數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)ID位，判斷發(fā)送節(jié) 點(diǎn)是否已在節(jié)點(diǎn)信息表內(nèi)，如果收到該消息的節(jié)點(diǎn)已在節(jié)點(diǎn)信息表內(nèi)，則直接返回，否則為 所述的傳感節(jié)點(diǎn)初始化一個(gè)消息結(jié)構(gòu)體，設(shè)置節(jié)點(diǎn)信息，并將所述的消息結(jié)構(gòu)體加入到消 息結(jié)構(gòu)體鏈表中。所述的對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合調(diào)度的實(shí)現(xiàn)方法中步驟3)具體包括如下 子步驟3. 1)提取傳感器節(jié)點(diǎn)信息，轉(zhuǎn)到3. 2)；3. 2)判斷該數(shù)據(jù)包能否聚合，可以聚合轉(zhuǎn)到3. 3)，否則轉(zhuǎn)到3. 11)；3. 3)判斷緩存隊(duì)列當(dāng)前是否為空，如果為空轉(zhuǎn)到3. 5)，否者轉(zhuǎn)到3. 4)；3. 4)創(chuàng)建10分鐘定時(shí)器，轉(zhuǎn)到3. 5)；3. 5)將待處理的數(shù)據(jù)包插入到緩存隊(duì)列頭部；3. 6)判斷當(dāng)前待處理數(shù)據(jù)包是否需要單節(jié)點(diǎn)多數(shù)據(jù)聚合，如果需要轉(zhuǎn)到3. 7)， 否者轉(zhuǎn)到3. 8)；3. 7)判斷緩存隊(duì)列是否為空或者當(dāng)前待處理數(shù)據(jù)包和緩存內(nèi)聚合鏈?zhǔn)欠裢琁D， 如果一個(gè)條件成立，轉(zhuǎn)到3. 11)，否者轉(zhuǎn)到3. 8)；3.8)判斷能否將待處理報(bào)文組裝到緩存隊(duì)里內(nèi)的聚合鏈中。如果當(dāng)前待處理數(shù) 據(jù)包是單節(jié)點(diǎn)多數(shù)據(jù)聚合類(lèi)型且和聚合鏈同ID，如果同時(shí)成立轉(zhuǎn)到3. 9)，否者轉(zhuǎn)到3. 11)；3. 9)將待處理的數(shù)據(jù)包插入聚合鏈，轉(zhuǎn)到3. 10)；3. 10)判斷聚合鏈?zhǔn)欠癯^(guò)了聚合閥值要求，即聚合鏈長(zhǎng)度達(dá)到最大聚合長(zhǎng) 度，聚合鏈數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)達(dá)到最大聚合鏈數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，如果上面兩個(gè)條件有一個(gè)成立，轉(zhuǎn)到 3. 15)，否者轉(zhuǎn)到3. 11)；3. 11)根據(jù)待發(fā)送數(shù)據(jù)包類(lèi)型，設(shè)置發(fā)送信息，轉(zhuǎn)到3. 12)；3. 12)判斷緩存隊(duì)列是否為空，如果為空轉(zhuǎn)到3. 15)，否者轉(zhuǎn)到3. 13)；3. 13)判斷緩存隊(duì)列是否設(shè)置了定時(shí)器，如果有轉(zhuǎn)到3. 14)，否者轉(zhuǎn)到3. 15)；3. 14)刪除定時(shí)器；3. 15)系統(tǒng)執(zhí)行結(jié)束。該方法包括傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表的初始化建立，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表的添 加，數(shù)據(jù)聚合調(diào)度。所述的方法具體步驟1)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表初始化創(chuàng)建完成當(dāng)前 已知網(wǎng)絡(luò)中所有傳感節(jié)點(diǎn)的信息結(jié)構(gòu)實(shí)體的創(chuàng)建，并插入信息表中；2)在信息結(jié)構(gòu)表中添加新的節(jié)點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體當(dāng)新的節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)中，在信息表中添加該節(jié)點(diǎn)的信息結(jié)構(gòu)實(shí) 體；3)數(shù)據(jù)聚合調(diào)度對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合調(diào)度，選擇是以A-PDU聚合方式發(fā)送 還是單數(shù)據(jù)包直接發(fā)送。所述的節(jié)點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體包括節(jié)點(diǎn)ID信息，節(jié)點(diǎn)所屬組ID信 息，聚合標(biāo)志信息；所述的信息表采用鏈表結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合的實(shí)現(xiàn)方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)。1、通過(guò)對(duì)傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行聚合，解決了在使用無(wú)線(xiàn)發(fā)送過(guò)程中因?yàn)閭鞲袛?shù) 據(jù)在整個(gè)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)包中比重過(guò)小，浪費(fèi)無(wú)線(xiàn)資源的問(wèn)題。2、傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表采用初始化創(chuàng)建的方式，可以事先人為的對(duì)已經(jīng)存在的 節(jié)點(diǎn)完成信息結(jié)構(gòu)實(shí)體的創(chuàng)建工作，區(qū)分了敏感節(jié)點(diǎn)，可針對(duì)業(yè)務(wù)形成多節(jié)點(diǎn)多數(shù)據(jù)聚合 消息包和單節(jié)點(diǎn)多數(shù)據(jù)包。3、可以在傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表中添加新的節(jié)點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體，可以支持對(duì)加入 新節(jié)點(diǎn)，完成網(wǎng)絡(luò)的拓展。


結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例如下，其中圖1為本發(fā)明的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息初始化創(chuàng)建表示意圖；圖2為本發(fā)明的在傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表中添加新節(jié)點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體示意圖；圖3為本發(fā)明的聚合調(diào)度發(fā)送示意圖；圖4為本發(fā)明的對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合調(diào)度流程圖；圖5為本發(fā)明的聚合鏈結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的一次實(shí)際聚合鏈結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種利用數(shù)據(jù)聚合的方法來(lái)提高傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)傳輸?shù)挠行?信息。該方法適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)通信網(wǎng)融合的網(wǎng)絡(luò)中，總體說(shuō)來(lái)，所述的 方法包含如下步驟1)初始化，網(wǎng)關(guān)在上電以后，初始化節(jié)點(diǎn)信息表；2)在傳感器節(jié)點(diǎn)信息表中添加新節(jié)點(diǎn)信息當(dāng)收到傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，提取節(jié)點(diǎn)ID， 在信息表中查找該傳感器節(jié)點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體，如果沒(méi)有找到，創(chuàng)建該節(jié)點(diǎn)信息實(shí)體，填寫(xiě)節(jié) 點(diǎn)信息，并插入信息表中；3)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合調(diào)度根據(jù)傳感節(jié)點(diǎn)信息表中的信息，判斷是 否需要聚合，進(jìn)行A-PDU聚合方式封裝后放入聚合隊(duì)列，在滿(mǎn)足聚合閾值條件時(shí)調(diào)用發(fā)送 模塊發(fā)送。傳感網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)點(diǎn)多，數(shù)據(jù)量大，每個(gè)數(shù)據(jù)包小的特點(diǎn)，因此在傳感網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)融 合的過(guò)程當(dāng)中，為每個(gè)傳感數(shù)據(jù)包都啟動(dòng)一次發(fā)送，往往浪費(fèi)優(yōu)先的資源，尤其是在使用3G 或者WI-FI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，無(wú)線(xiàn)報(bào)頭的長(zhǎng)度往往比數(shù)據(jù)包本身還要大，很是浪費(fèi)有 限的無(wú)線(xiàn)信道資源，所以，對(duì)傳感數(shù)據(jù)包使用聚合方式就顯得尤為重要。聚合方式分為單節(jié)點(diǎn)多數(shù)據(jù)聚合和多節(jié)點(diǎn)多數(shù)據(jù)聚合兩種方式，第一種方式在一個(gè)聚合鏈中只能包含一個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，第二種方式則可以包含多個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù) 包和數(shù)據(jù)包之間用分隔符(delimiter)分開(kāi)，聚合鏈的格式見(jiàn)圖5所示。每個(gè)分隔符長(zhǎng)度為 4個(gè)字節(jié)，0-3bit為聚合鏈的類(lèi)型0標(biāo)示單個(gè)數(shù)據(jù)包，1標(biāo)示單節(jié)點(diǎn)聚合方式，3標(biāo)示多節(jié) 點(diǎn)聚合方式。4-llbit為數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)域，數(shù)值標(biāo)示該聚合鏈包含的數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)，12-31bit 標(biāo)示聚合鏈的長(zhǎng)度。需要說(shuō)明的是，只有第一個(gè)聚合鏈的分隔符需要添寫(xiě)相應(yīng)的信息，而其 余的分隔符則不需要填寫(xiě)，接收方根據(jù)每個(gè)數(shù)據(jù)包的大小自動(dòng)跳過(guò)該數(shù)據(jù)包和分隔符，獲 取下一個(gè)數(shù)據(jù)包。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1網(wǎng)關(guān)初始化建立節(jié)點(diǎn)信息表，網(wǎng)關(guān)和四個(gè)傳感器組成一個(gè)傳感網(wǎng)，節(jié)點(diǎn)a，節(jié) b，節(jié)點(diǎn)c和節(jié)點(diǎn)d的ID假設(shè)分別為0x12，0x13，0x24，0x25，網(wǎng)關(guān)組ID為0x5。其中節(jié)點(diǎn)a 發(fā)往網(wǎng)關(guān)的傳感數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求較高，不能聚合，節(jié)點(diǎn)b只能單節(jié)點(diǎn)聚合，其余節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)可 以多節(jié)點(diǎn)聚合，聚合閥值為一個(gè)數(shù)據(jù)聚合鏈最多含有15個(gè)傳感數(shù)據(jù)報(bào)文，整個(gè)數(shù)據(jù)鏈最 大為1500個(gè)字節(jié)，最大延遲時(shí)間為10分鐘，新加入的傳感器默認(rèn)發(fā)送的數(shù)據(jù)可以多節(jié)點(diǎn)聚 合。所以可以將網(wǎng)關(guān)的初始節(jié)點(diǎn)信息表配置如表一所示，當(dāng)網(wǎng)關(guān)上電以后，自動(dòng)初始化節(jié)點(diǎn) 信息表，記錄當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息。表一節(jié)點(diǎn)信息
權(quán)利要求
一種傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述的方法包括傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表的建立、傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表的添加、數(shù)據(jù)聚合調(diào)度發(fā)送，所述的方法具體包括以下步驟步驟1)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表的初始化創(chuàng)建完成當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在的節(jié)點(diǎn)信息表的建立；步驟2)在傳感器節(jié)點(diǎn)信息表中添加新節(jié)點(diǎn)信息當(dāng)收到傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，提取節(jié)點(diǎn)ID，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)ID計(jì)算哈希值，根據(jù)計(jì)算出的哈希值在信息表中查找該傳感器節(jié)點(diǎn)信息，如果沒(méi)有找到，創(chuàng)建該節(jié)點(diǎn)信息實(shí)體，并插入信息表中；步驟3)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合調(diào)度在傳感節(jié)點(diǎn)信息表中找到對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體，根據(jù)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體當(dāng)中聚合表示位的值，判斷是否滿(mǎn)足聚合條件，選擇是以聚合報(bào)文鏈方式發(fā)送還是單數(shù)據(jù)包直接發(fā)送，對(duì)于滿(mǎn)足聚合條件的數(shù)據(jù)包，根據(jù)聚合閥值進(jìn)行組裝成聚合鏈發(fā)送；所述的傳感器節(jié)點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體包含節(jié)點(diǎn)ID，節(jié)點(diǎn)組ID，聚合標(biāo)識(shí)；所述的聚合標(biāo)示的意義是長(zhǎng)度為16bit，0x00標(biāo)示不可以聚合，0x01標(biāo)示僅可以單節(jié)點(diǎn)聚合，0x02標(biāo)示可以多節(jié)點(diǎn)聚合；所述的聚合閥值包括聚合鏈數(shù)據(jù)包限制，聚合鏈長(zhǎng)度限制，延遲時(shí)間限制；所述的傳感器信息表是一個(gè)鏈表結(jié)構(gòu)，一個(gè)頭指針始終指向該表的第一個(gè)組播結(jié)構(gòu)實(shí)體，一個(gè)尾指針始終指向該表中的最后一個(gè)組播結(jié)構(gòu)實(shí)體，整個(gè)信息表采用以節(jié)點(diǎn)ID為哈希關(guān)鍵字的存儲(chǔ)方式；所述的緩存隊(duì)列包含聚合包個(gè)數(shù)、當(dāng)前聚合鏈長(zhǎng)度、定時(shí)器和當(dāng)前隊(duì)列內(nèi)聚合鏈類(lèi)型、指向該隊(duì)列內(nèi)第一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文的頭指針、指向隊(duì)列內(nèi)最后一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文的尾指針；所述的聚合鏈意義是緩存隊(duì)列內(nèi)第二個(gè)報(bào)文開(kāi)始，都以組裝成聚合鏈的形式；所述的待處理報(bào)文時(shí)緩存隊(duì)列內(nèi)第一個(gè)數(shù)據(jù)包所述的聚合報(bào)文鏈包括傳感數(shù)據(jù)報(bào)文、聚合分隔符；所述的聚合分隔符包括聚合鏈報(bào)文個(gè)數(shù)8bit、聚合鏈20bit長(zhǎng)度、聚合鏈類(lèi)型4bit。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述的傳感 器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合的實(shí)現(xiàn)方法中步驟1)具體包括如下子步驟1.1)所述的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表的初始化創(chuàng)建當(dāng)網(wǎng)關(guān)上電以后，完成當(dāng)前網(wǎng)絡(luò) 中傳感器節(jié)點(diǎn)信息的建立，每個(gè)傳感器的信息以信息結(jié)構(gòu)實(shí)體的形式記錄，包括節(jié)點(diǎn)ID、組 ID和聚合標(biāo)識(shí)，并以節(jié)點(diǎn)ID計(jì)算哈希值，存放在傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表中，設(shè)置新加節(jié)點(diǎn) 聚合默認(rèn)標(biāo)示，新加入的節(jié)點(diǎn)聚合表示會(huì)被系統(tǒng)按默認(rèn)標(biāo)示填寫(xiě)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述的對(duì)傳 感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合調(diào)度的實(shí)現(xiàn)方法中步驟2)具體包括如下子步驟2. 1)所述的在傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表中添加新的節(jié)點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體當(dāng)收到某傳感 器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，讀取所述的傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中每個(gè)數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)ID位，判斷發(fā)送節(jié)點(diǎn)是 否已在節(jié)點(diǎn)信息表內(nèi)，如果收到該消息的節(jié)點(diǎn)已在節(jié)點(diǎn)信息表內(nèi)，則直接返回，否則為所述 的傳感節(jié)點(diǎn)初始化一個(gè)消息結(jié)構(gòu)體，設(shè)置節(jié)點(diǎn)信息，并將所述的消息結(jié)構(gòu)體加入到消息結(jié) 構(gòu)體鏈表中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述的對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合調(diào)度的實(shí)現(xiàn)方法中步驟3)具體包括如下子步驟 3. 1):提取傳感器節(jié)點(diǎn)信息，轉(zhuǎn)到3. 2)；.3.2)判斷該數(shù)據(jù)包能否聚合，可以聚合轉(zhuǎn)到3.3)，否則轉(zhuǎn)到3. 11)；.3.3)判斷緩存隊(duì)列當(dāng)前是否為空，如果為空轉(zhuǎn)到3.5)，否者轉(zhuǎn)到3. 4)； 3. 4)創(chuàng)建10分鐘定時(shí)器，轉(zhuǎn)到3. 5)；.3. 5)將待處理的數(shù)據(jù)包插入到緩存隊(duì)列頭部；.3.6)判斷當(dāng)前待處理數(shù)據(jù)包是否需要單節(jié)點(diǎn)多數(shù)據(jù)聚合，如果需要轉(zhuǎn)到3.7)，否者 轉(zhuǎn)到3. 8)；.3.7)判斷緩存隊(duì)列是否為空或者當(dāng)前待處理數(shù)據(jù)包和緩存內(nèi)聚合鏈?zhǔn)欠裢琁D，如果 一個(gè)條件成立，轉(zhuǎn)到3. 11)，否者轉(zhuǎn)到3. 8)；.3.8)判斷能否將待處理報(bào)文組裝到緩存隊(duì)里內(nèi)的聚合鏈中。如果當(dāng)前待處理數(shù)據(jù)包 是單節(jié)點(diǎn)多數(shù)據(jù)聚合類(lèi)型且和聚合鏈同ID，如果同時(shí)成立轉(zhuǎn)到3. 9)，否者轉(zhuǎn)到3. 11)；.3.9)將待處理的數(shù)據(jù)包插入聚合鏈，轉(zhuǎn)到3.10)；.3. 10)判斷聚合鏈?zhǔn)欠癯^(guò)了聚合閥值要求，即聚合鏈長(zhǎng)度達(dá)到最大聚合長(zhǎng)度，聚合 鏈數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)達(dá)到最大聚合鏈數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，如果上面兩個(gè)條件有一個(gè)成立，轉(zhuǎn)到3. 15)，否 者轉(zhuǎn)到3. 11)；.3. 11)根據(jù)待發(fā)送數(shù)據(jù)包類(lèi)型，設(shè)置發(fā)送信息，轉(zhuǎn)到3. 12)；.3.12)判斷緩存隊(duì)列是否為空，如果為空轉(zhuǎn)到3.15)，否者轉(zhuǎn)到3. 13)；.3.13)判斷緩存隊(duì)列是否設(shè)置了定時(shí)器，如果有轉(zhuǎn)到3.14)，否者轉(zhuǎn)到3. 15)； 3. 14)刪除定時(shí)器；.3. 15)系統(tǒng)執(zhí)行結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合的實(shí)現(xiàn)方法，步驟1)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息表的初始化創(chuàng)建完成當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在的節(jié)點(diǎn)信息表的建立；步驟2)在傳感器節(jié)點(diǎn)信息表中添加新節(jié)點(diǎn)信息當(dāng)收到傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，提取節(jié)點(diǎn)ID，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)ID計(jì)算哈希值，根據(jù)計(jì)算出的哈希值在信息表中查找該傳感器節(jié)點(diǎn)信息，如果沒(méi)有找到，創(chuàng)建該節(jié)點(diǎn)信息實(shí)體，并插入信息表中；步驟3)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合調(diào)度在傳感節(jié)點(diǎn)信息表中找到對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體，根據(jù)信息結(jié)構(gòu)實(shí)體當(dāng)中聚合表示位的值，判斷是否滿(mǎn)足聚合條件，選擇是以聚合報(bào)文鏈方式發(fā)送還是單數(shù)據(jù)包直接發(fā)送，對(duì)于滿(mǎn)足聚合條件的數(shù)據(jù)包，根據(jù)聚合閥值進(jìn)行組裝成聚合鏈發(fā)送。
文檔編號(hào)H04W28/02GK101990238SQ20101053260
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者唐暉, 唐鼎, 秦小偉, 譚紅艷, 趙志軍, 陳程 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所