[发明专利]一种无线传感网缓解网络拥塞发生的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感网缓解网络拥塞发生的控制方法，更具体地说，尤其涉及一种采用布设多层覆盖的树状拓扑无线传感器网络、并通过检测网络拥塞发生的趋势结合采用事前层间分流和调整网络数据流量的无线传感网缓解网络拥塞发生的控制方法。

背景技术

无线传感器网络是通过把具有感知能力的节点采用分布式方式部署在需要进行感知和监控的场所，由传感器采集到的物理量通过无线自组织网络采用无线和多跳的方式汇集到中心节点，从而实现对环境无线感知和无线监测目的的短距离无线通信技术。

无线传感器网络是以被动的方式传送数据的，即网络节点平时是处于休眠状态的，只有在中心节点需要数据时才向感知节点发送数据请求命令，感知到或者监测到的数据采用零散的、短小的数据包向中心节点发送回采集到的数据。所以，在无线传感器网络中拥塞现象一般不太容易发生，但是当在某个局部范围内加入网络的节点数量很多时这种现象就会很容易发生。

在无线传感器网络目前还很少有与此相关的研究成果报道，而在其他种类的网络中，一般是采用事后的方式进行流量的调节，即当有网络拥塞发生后再调节通过上游节点的网络流量，这种解决网络拥塞的方法最大的缺点就是需要的调节时间较长，对需要较低网络延时的应用场景很难采用；在其他类型的网络中还有采用数据分流的方法解决网络拥塞问题的报道，这种方法适用的前提条件是网络中有其他的空闲路由可以利用，但是对能量敏感、低成本的无线传感器网络不是很好的选择，因为这种分流是在mesh网络拓扑结构的同一网络覆盖层内进行，而且有多条路由交叉，解决起来十分困难，即使研究出解决的办法也是非常复杂的，很难在无线传感网内使用。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种采用布设多层覆盖的树状拓扑无线传感器网络、并通过检测网络拥塞发生的趋势结合采用事前层间分流和层内调整网络数据流量的无线传感网缓解网络拥塞发生的控制方法。

本发明定义了在这里我们所研究的无线传感器网络中发生的拥塞现象，这里所研究的网络拥塞是指网络中某个局部范围内包括的一个或多个网络节点的缓冲队列已满，这样如果继续通过这个或这些节点传送数据，很可能会发生数据包丢失的危险，同时也会造成由于疏通网络拥塞而引起的正常数据传输速率的下降。

本发明的无线传感网缓解网络拥塞发生的控制方法，其特别之处在于，包括以下步骤：a.网络部署和建立，布设和建立两层或两层以上的树状拓扑结构的无线传感器网络；b.拥塞趋势的判断，网络中的节点判断其自身是否具有拥塞发生的趋势，如果有拥塞发生趋势，则向网络中广播拥塞趋势信息；c.处理与否的判断，激活路由所包含的节点在接收到拥塞趋势信息后，对具有拥塞趋势的节点是否为数据流将要流经的下一跳节点进行判断，如果不是，无需进行处理；如果是，则执行步骤d；d.层间分流，根据具有拥塞趋势的节点的上一跳路径所处的网络覆盖层，选择不包含该具有拥塞趋势节点的其他网络覆盖层的路径对数据进行传输，以实现缓解网络拥塞发生的目的。本发明中的缓解网络拥塞发生的控制方法是以两层或两层以上网络覆盖的无线传感器网络为基础的，实现网络分层覆盖的目的是使得网络数据分流比较容易得到实现；网络中的每个节点均实时地对自己进行拥塞趋势判断，具有拥塞趋势的节点广播出拥塞趋势信息后，只有处于激活状态的节点才可接收到，并对具有拥塞趋势的节点所在的位置进行判断。如果具有拥塞趋势的节点在数据流将要流经的下一跳路径上，则优先采用层间分流的方法进行数据流流向的调节。

本发明的无线传感网缓解网络拥塞发生的控制方法，步骤a所述的两层或两层以上的树状拓扑结构的无线传感器网络部署和建立包括以下步骤：a-1.部署第一层网络，通过布设传感器节点、路由节点和中心节点，组建树状拓扑结构的第一层网络覆盖；a-2.部署n层网络，根据需要部署的层数n，通过在第一层的相邻节点之间插入n-1个节点，来建立n层网络覆盖的无线传感器网络；其中n≥2；a-3.建立网络一跳邻居列表，网络中的各节点通过广播HELLO信息，建立各自的一跳邻居列表；a-4.修改当前邻居列表和创建新的邻居列表，网络中的各节点根据接收到的邻居节点的邻居列表信息，再结合自身的邻居列表信息，来建立具有远近标示的多个网络邻居列表；以实现与部署的n层覆盖网络相对应。步骤a-1为布设第一层网络覆盖，步骤a-2为根据需要布设建立n层网络覆盖需要的节点；步骤a-3为网络中的节点建立一跳邻居列表信息，步骤a-4为节点通过对邻居列表的修改和建立，并根据部署网络层数n，形成具有远近标示的多个网络邻居列表。