一種基于鏈路質量的電力需求側采集網絡數(shù)據分發(fā)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于鏈路質量的電力需求側采集網絡數(shù)據分發(fā)方法，使用節(jié)點間的鏈路質量來進行節(jié)點影響度計算，提高分發(fā)協(xié)議在網絡質量差情況下的性能，根據ADV摘要信息建立請求節(jié)點列表和發(fā)送節(jié)點列表對節(jié)點狀態(tài)進行維護。采用本發(fā)明技術方案，解決了冗余分發(fā)數(shù)據帶來的網絡資源浪費問題，降低了控制消息的開銷。
【專利說明】 一種基于鏈路質量的電力需求側采集網絡數(shù)據分發(fā)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明一種電力需求側基于鏈路質量的數(shù)據分發(fā)方法涉及電力需求側管理領域，尤其涉及一種基于無線傳感器網絡中基于鏈路質量的節(jié)點數(shù)據更新方法。
【背景技術】
[0002]無線傳感器網絡將現(xiàn)實的物理世界與邏輯的信息世界結合在一起，實現(xiàn)了物與物的互聯(lián)，將人類的感知觸角深入到現(xiàn)實世界的每一個角落，能夠為人類的生產和生活提供最直接、最真實、最有效的信息。隨著無線傳感器網絡應用規(guī)模的擴大，對傳感器網絡進行管理、維護和升級是提高網絡實用性的重點。在無線傳感器網絡實地部署之后，不可避免地需要對傳感器節(jié)點的軟件功能進行更新。
[0003]傳統(tǒng)的節(jié)點重編程方式需要就節(jié)點與計算機上的串口等通信接口相連接，通過人工操作方式將計算機上編譯好的代碼鏡像文件燒錄到節(jié)點上。人工燒錄的優(yōu)點在于簡單和易于實現(xiàn)，但在實際應用中存在著不可人工回收、或人工回收造成環(huán)境影響、或人工回收成本過高等局限性。
[0004]數(shù)據分發(fā)能夠有效解決以上問題。該方法在傳感器網絡實地部署之后，通過無線方式對網絡進行遠程任務再分配、節(jié)點軟件功能更新和網絡功能再配置。然而目前的數(shù)據分發(fā)方法多采用泛洪法,分發(fā)效率低,所分發(fā)數(shù)據冗余度高。
[0005]此外，消息競爭和碰撞問題是無線傳感器網絡數(shù)據分發(fā)協(xié)議的主要問題，由于數(shù)據分發(fā)協(xié)議的廣播特性，消息競爭和碰撞造成包重傳，延長了數(shù)據分發(fā)時間，耗費大量網絡節(jié)點能量。MNP協(xié)議引入了發(fā)送節(jié)點選擇機制來保證在一個節(jié)點鄰域中最多只能有一個發(fā)送節(jié)點發(fā)送數(shù)據。通過發(fā)送節(jié)點選擇機制，減少潛在發(fā)送節(jié)點個數(shù)，降低包碰撞概率。但MNP協(xié)議的發(fā)送節(jié)點選擇機制需要節(jié)點在分發(fā)每個數(shù)據頁時都要多次發(fā)送ADV包，鄰近域的節(jié)點在接收到ADV包后都需要反饋REQ包，節(jié)點通過請求節(jié)點的個數(shù)來計算其影響度。MNP協(xié)議的發(fā)送節(jié)點選擇機制未考慮節(jié)點間的鏈路質量，而且需要大量的控制信息(ADV和REQ包)來進行節(jié)點影響度的計算，大大增加了控制消息的開銷。
[0006]在電力需求側管理領域，無線傳感器網絡節(jié)點的選用和部署一方面解決了數(shù)據采集的問題，另一方面在功能更新和配置上提出了節(jié)能高效的需求，也對該領域的控制數(shù)據分發(fā)方法提出了新的要求。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是解決冗余分發(fā)數(shù)據帶來的網絡資源浪費問題，使用節(jié)點間的鏈路質量來進行節(jié)點影響度計算，提高分發(fā)協(xié)議在網絡質量差情況下的性能，根據ADV摘要信息建立請求節(jié)點列表和發(fā)送節(jié)點列表對節(jié)點狀態(tài)進行維護，降低了控制消息的開銷。
[0008]為實現(xiàn)上述技術目的，達到上述技術效果，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):
[0009]一種基于鏈路質量的電力需求側采集網絡數(shù)據分發(fā)方法，其包括以下步驟:
[0010]步驟I)節(jié)點鏈路準備工作[0011]步驟1.1)計算鏈路質量信息，考慮到無線網絡鏈路質量的不對稱性，數(shù)據分發(fā)協(xié)議數(shù)據量大，以及電力需求側管理網絡中采集源規(guī)模較大等特性，本發(fā)明使用期望傳輸計數(shù)度量(ETX:expected transmission count metric)方法進行鏈路質量估量，ETX綜合考慮了包丟失率和雙向鏈路質量，能夠提高無線網絡的吞吐量；
[0012]步驟1.2)傳輸鏈路質量信息，使用鏈路估計交換協(xié)議(LEEP:Link EstimationExchange Protocol)實現(xiàn)鏈路質量信息交換,節(jié)點S與節(jié)點R之間的鏈路質量包括節(jié)點S到節(jié)點R的鏈路質量和節(jié)點R到節(jié)點S的鏈路質量，將節(jié)點S到節(jié)點R的鏈路質量稱為節(jié)點R的inbound鏈路質量，將節(jié)點R到節(jié)點S的鏈路質量稱為節(jié)點R的outbound鏈路質量，本發(fā)明使用雙向鏈路質量，即inbound和outbound鏈路質量的平均值作為節(jié)點間的鏈路質量信息;
[0013]步驟1.3)計算節(jié)點影響度,節(jié)點接收到相鄰節(jié)點的ADV消息時,根據ADV消息中所含的已完成頁ID計算節(jié)點影響度，即:節(jié)點S接收到節(jié)點R發(fā)送的ADV消息,如果節(jié)點R的已完成頁ID小于節(jié)點S的已完成ID，則節(jié)點S含有節(jié)點R需要的頁信息，將節(jié)點R定義為節(jié)點S的未覆蓋節(jié)點，本發(fā)明綜合考慮節(jié)點的未覆蓋節(jié)點的個數(shù)及其鏈路質量來計算節(jié)點的影響度，節(jié)點S的影響度U可使用以下公式計算:
[0014]
【權利要求】
1.一種基于鏈路質量的電力需求側采集網絡數(shù)據分發(fā)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)節(jié)點鏈路準備工作 步驟1.1)計算鏈路質量信息，使用期望傳輸計數(shù)度量(ETX:expected transmissioncount metric)方法進行鏈路質量估量； 步驟1.2)傳輸鏈路質量信息，使用鏈路估計交換協(xié)議(LEEP =Link EstimationExchange Protocol)實現(xiàn)鏈路質量信息交換； 步驟1.3)計算節(jié)點影響度,節(jié)點接收到相鄰節(jié)點的ADV消息時,根據ADV消息中所含的已完成頁ID計算節(jié)點影響度； 步驟2)管理采集節(jié)點在維持、接收和發(fā)送三個狀態(tài)之間的轉換步驟2.1)采集節(jié)點的維持狀態(tài)的維護及轉換，采集節(jié)點在初始化后進入維持狀態(tài)。處在維持狀態(tài)的節(jié)點使用Trickle定時器變周期地廣播ADV包；步驟2.2)采集節(jié)點的接收狀態(tài)的維護及轉換，處于接收狀態(tài)的節(jié)點從發(fā)送節(jié)點列表中選擇具有最大影響度的節(jié)點發(fā)送一個REQ消息包，啟動Trickle定時器進入等待時間；步驟2.3)采集節(jié)點的發(fā)送狀態(tài)的維護及轉換，若節(jié)點在接收狀態(tài)中接收到目的節(jié)點是自身的REQ消息包，則進入發(fā)送狀態(tài)，并根據REQ消息包中的位矢量將請求頁的相應數(shù)據通過DATA包進行廣播發(fā)送； 步驟3)節(jié)點狀態(tài)的維護 步驟3.1)請求節(jié)點列表維護,節(jié)點接收到相鄰節(jié)點發(fā)送的ADV包,如果相鄰節(jié)點的已完成頁ID小于節(jié)點的已完成頁ID，則對請求節(jié)點列表進行更新； 步驟3.2)發(fā)送節(jié)點列表維護，節(jié)點接收到相鄰節(jié)點發(fā)送的ADV包，如果相鄰節(jié)點的已完成頁ID大于節(jié)點的已完成頁ID，則對發(fā)送節(jié)點列表進行更新； 步驟3.3)節(jié)點的已完成頁ID與請求節(jié)點列表中的節(jié)點相等時，查找整個請求節(jié)點列表，并刪除其中頁面信息少的節(jié)點。
2.根據權利要求1所述的基于鏈路質量的電力需求側采集網絡數(shù)據分發(fā)方法，其特征在于，所述步驟1.2)中的LEEP協(xié)議通過信息捎帶的方式進行鏈路質量的估計和交換。
3.根據權利要求1所述的基于鏈路質量的電力需求側采集網絡數(shù)據分發(fā)方法，其特征在于，所述步驟2.1)中ADV包攜帶節(jié)點控制數(shù)據摘要信息，包括節(jié)點ID、控制數(shù)據版本號、全部頁數(shù)、已完成頁ID和節(jié)點自身的影響度。
4.根據權利要求1所述的基于鏈路質量的電力需求側采集網絡數(shù)據分發(fā)方法，其特征在于，所述步驟2.1)中Trickle定時器工作流程為: a、采集節(jié)點初始化后按照最小廣播周期發(fā)送ADV包； b、當節(jié)點連續(xù)收到與自身節(jié)點狀態(tài)相同的ADV摘要信息，那么ADV包廣播周期增大為原來的2倍(不允許超過最大值)； bl、如果節(jié)點收到的ADV包中的已完成頁ID小于自身的已完成頁ID，節(jié)點將廣播周期降至最小值，用最快的速度廣播發(fā)送本節(jié)點的ADV摘要信息； b2、如果節(jié)點收到的ADV包中的已完成頁ID大于自身的已完成頁ID，節(jié)點進入接收狀態(tài)。
5.根據權利要求1所述的基于鏈路質量的電力需求側采集網絡數(shù)據分發(fā)方法，其特征在于，所述步驟2.2)中的REQ消息包進行數(shù)據請求，REQ消息包包括目的節(jié)點ID、節(jié)點自身ID、請求頁ID和位 矢量。
【文檔編號】H04W4/06GK103974203SQ201410227975
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權日:2014年5月28日
【發(fā)明者】劉琦, 湯波, 肖博 申請人:蘇州鳴倫電子科技有限公司