[发明专利]基于数据溯源的WSN节点能量监测方法及系统

说明书

本发明公开了基于数据溯源的WSN节点能量监测方法及系统，包括：数据溯源阶段和节点能耗监测阶段。所述数据溯源阶段对基站收到的数据包进行追溯，得到参与当前数据包转发的传感器节点集合；所述节点能耗监测阶段根据所述数据溯源阶段得到的数据转发节点集合，将集合中各传感器节点的当前能量值减去一个单跳转发能耗值，并将剩余能量值存入该节点的能耗记录表，通过能耗记录表对传感器节点的剩余能量进行监测。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络节点能量监测方法，特别涉及基于数据溯源的无线传感器网络节点能量监测方法及系统。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是由部署在监测区域内，具有数据采集、通信、存储和处理能力的传感器节点构成的自组织通信系统，其中，每一个传感器为网络的一个节点，用于环境感知，并将感知的数据以多跳方式传输到基站。由于无线传感器节点能量有限，因而能量消耗问题是无线传感器网络技术的核心问题。

传感器节点通常由传感模块、处理器模块、存储模块、通信模块、电源模块和嵌入式软件等组成，其中消耗能量的模块主要为传感模块、处理器模块和通信模块。根据EstrinD.Tutorial“Wireless Sensor Networks”Part IV:Sensor NetworkProtocols.MobiCom.The Eight Annual International Conference on MobileComputing and Networking Atlanta.Georgia,USA:ACM.2002:140-147.中给出的传感器节点能耗模型，传感器节点各模块中通信模块消耗了绝大多数的能量，而传感模块和处理器模块消耗的能量很少；通信模块中，发送状态(TX)下节点耗能最多，接收状态(RX)和空闲状态(IDLE)的耗能相当且略低于发送状态，睡眠状态(SLEEP)下节点的耗能则远远低于接收状态(RX)和空闲状态(IDLE)。随着WSN技术的进步，无线传感器网络能够快速完成节点工作状态的转换，使节点在工作状态(发送和接收)结束后快速地进入睡眠状态，最大程度地降低空闲状态下的能量消耗，使节点的非工作耗能达到最小化。因此，现有无线传感器网络能量模型的研究主要集中于发送和接收状态下节点的能量消耗。

在无线传感器网络中，数据以多跳方式传至基站。在一次数据传输过程中，除源发送节点外，所有转发节点均完成一次数据接收和一次数据发送，而这类数据转发所消耗的能量占节点耗能的主要部分。因此，节点参与数据转发的频次可作为评估其能量消耗情况的主要依据，数据发送和转发频次越高的节点，能量消耗越大。

无线传感器网络数据溯源是对数据包从源发送节点经多个转发节点最终传至基站的传输过程的记录、追溯与展示，在无线传感器网络中，为保证数据包的可溯源性，在数据包传输过程中，需记录中途转发节点的相关信息，以便在基站根据这些信息追溯数据包的传输过程，这些信息称为溯源信息。由于根据溯源信息可追溯数据包在传感器网络中的传输过程，因而数据溯源提供了统计各传感器节点转发数据频次的重要途径，本发明正是根据这种统计结果，来评估无线传感器网络的节点能耗。

目前，无线传感器网络数据溯源技术已有很多研究成果，但利用溯源结果来监测传感器节点的能耗情况尚未发现相关的研究。因此，本发明不仅提供了一种评估和监测传感器节点的能耗的简单有效的新方法，还为基于WSN数据溯源的应用技术研究开辟了新途径。

发明内容

本发明所述基于数据溯源的WSN节点能量监测方法及系统，是指基站采用数据溯源技术，对所接收的数据包进行溯源，根据溯源结果来评估和监测所辖区域内各传感器节点的能耗；