[发明专利]基于无线传感器网络的电力线监测系统的分布式数据传输方法

权利要求书

1.一种基于无线传感器网络的电力线监测系统的分布式数据传输方法，其特征在于：所述电力线监测系统包括汇聚节点和传感器节点，汇聚节点周期性的广播信标用于与传感器节点时间同步；传感器节点将数据通过多跳的方式发送给汇聚节点，所述数据传输方法包括以下步骤：

1）、传感器节点以T为工作周期，每个周期的起始阶段通过捕获信标与汇聚节点进行时间同步；

2）、随机接入：传感器节点通过广播与邻居交换节点信息以确定本周期有数据需要发送的节点，即发送节点；

3）、通过发送节点间的通信可达性及局部网络能量负载均衡，分布式选择中继节点作为数据传输的中继；

所述的中继节点选择阶段由发送节点发起，选择在本周期无数据发送的传感器节点作为中继节点，步骤如下：

3.1）查看邻居信息表，判断前向N跳邻居有无数据发送；若有，则退出；若无，执行3.2）；

3.2）选择前向N跳邻居中剩余能量最大的传感器节点作为中继节点，发送请求包；

3.3）目标传感器节点接收到请求包，将自身设置为中继节点，执行3.1）；

4）、分布式地为在数据传输节点需要唤醒的节点，即发送节点和中继节点分配时间片，其余节点处于休眠状态；

发送节点和中继节点通过广播时间片数据包进行分布式的时间片分配，步骤如下：

4.1）发送节点和中继节点初始化本地时间片为S₀；

4.2）广播时间片数据包，数据包中包含目前本传感器节点的时间片值S₀；

4.3）若传感器节点收到后向邻居节点广播的时间片数据包，记录该数据包中时间片为S_c，判断S₀与S_c，若S_c大于等于S₀，执行4.4）；S₀=S_c；执行4.2）；

4.4）若在T_a时间内没收到时间片数据包，时间片分配结束；

5）、采用阶梯状的数据上传链路对节点进行唤醒/休眠调度。

2.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的电力线监测系统的分布式数据传输方法，其特征在于：所述汇聚节点在工作周期T的起始阶段广播信标帧，信标帧中包含时间同步信息。

3.如权利要求2所述的基于无线传感器网络的电力线监测系统的分布式数据传输方法，其特征在于：所述工作周期T为随机接入、中继节点选择、时间片分配、数据上传四个阶段，随机接入阶段长度为T_r，中继节点选择阶段长度为T_s，时间片分配阶段长度为T_a，数据上传阶段长度为T_u，并且满足T=T_r+T_s+T_a+T_u。

4.如权利要求1~3之一所述的基于无线传感器网络的电力线监测系统的分布式数据传输方法，其特征在于：所述随机接入阶段用于传感器节点进行信息交换，传感器节点广播HELLO数据包，其中包括节点ID、节点电量、是否需要发送数据指示；同时，节点在本地维护N跳邻居信息表，表中包含邻居节点ID、节点电量、数据发送指示位。

5.如权利要求4所述的基于无线传感器网络的电力线监测系统的分布式数据传输方法，其特征在于：当传感器节点接收到邻居传感器节点的HELLO数据包，将数据包中有关的节点信息写入邻居信息表中。

6.如权利要求1~3之一所述的基于无线传感器网络的电力线监测系统的分布式数据传输方法，其特征在于：在数据上传阶段，采用阶梯状的数据上传方式，发送节点和中继节点在分配的时间片内唤醒，进行数据收发，其余时间内进入休眠状态；其余节点一直保持休眠状态。

7.如权利要求6所述的基于无线传感器网络的电力线监测系统的分布式数据传输方法，其特征在于：设置所述的时间片S_i大小为T_slot，分为接收阶段RX_i和发送阶段TX_i，对于链路上相邻节点i与i+1，其对应的时间片S_i的发送阶段与S_i+1的接收阶段重合，即TX_i=RX_i+1，以此实现链路阶梯状的数据上传方式。