[發明專利]一種對抗能量空洞的傳感網協作通信方法

有效

• 申請號: 201210289489.X
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN102833792A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 張旗;田間
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04W28/16
• 分類號: H04W28/16;H04W84/18
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 劉明星;黃培智

技術領域

本發明涉及網絡通信領域，尤其涉及的是一種對抗能量空洞的傳感網協作通信方法。

背景技術

眾所周知，傳感網是一個由隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信單元的微小節點，通過自組織的方式構成的無線網絡。借助于節點中內置的傳感器測量周邊環境中的熱、紅外、聲納、雷達和地震波信號,從而探測包括溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等物質現象。

所以，傳感網節點所部署的環境很多情況下比較惡劣，節點間的無線通信受信道衰落的影響非常大。傳感網通常包含一個或者多個匯聚節點和大量的分布在感知區域的傳感器節點組成。從傳感器節點到匯聚節點的數據傳輸通常是采用多跳的方式，計算機模擬實驗表明，離匯聚節點距離越近，節點消耗的能量越快，這種因部分節點過早耗盡自身能量而導致網絡原有覆蓋區域缺失或者數據無法送達匯聚節點的現象被稱作“能量空洞”現象。因此，避免或延緩能量空洞的出現，是提高網絡壽命與能量利用效率的有效方法。另外，由于傳感網節點個數多、體積微小、成本低廉，它通常配備能量十分有限的電池作為能量單元，并且不能更換，一旦節點的能量耗盡會直接影響整個網絡功能的實現。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

本發明的目的在于提供一種對抗能量空洞的傳感網協作通信方法，旨在解決現有的傳感網節點間的無線通信受信道衰落的影響非常大的問題。

本發明的技術方案如下：

一種對抗能量空洞的傳感網協作通信方法，其特征在于，包括源節點、協作節點和目的節點，以傳感網的最終目的節點作為圓心，以傳感網內相鄰節點的平均間距的n倍為半徑，把傳感網的區域劃分為多個同心圓環區域，且環間距為n，其中，n是5<n<100內的正整數，所述對抗能量空洞的傳感網協作通信方法中源節點的處理方法包括以下步驟：

步驟1、源節點發出請求發送幀信息給目的節點；

步驟2、源節點進入監聽狀態，在系統設置的規定時間內若收到允許發送幀信息，則執行步驟4；若沒有收到允許發送幀信息，則執行步驟3；若在規定時間內收到協作要求幀信息，則執行步驟5；

步驟3、源節點以翻倍功率繼續發送請求發送幀給目的節點后執行步驟2；

步驟4、源節點向目的節點發送數據幀并執行步驟6；

步驟5、源節點遂向發送協作要求幀的發送節點發送數據幀，該發送協作要求幀的發送節點將數據幀發送給目的節點；

步驟6、源節點轉入監聽狀態，等待目的節點協作通信完成。

所述的對抗能量空洞的傳感網協作通信方法，其中，所述源節點以翻倍功率繼續發送請求發送幀給目的節點中，功率的上限要以無線傳感器網絡節點參數作為參考設定門限值。

所述的對抗能量空洞的傳感網協作通信方法，其中，所述發送協作要求幀的發送節點為協作節點，所述通信方法中協作節點的通信方法包括以下步驟：

步驟A、協作節點進入監聽狀態，當接收到數據幀，且目的地址為自己時，則接收并重新打包轉發給目的節點；當接收到控制幀，則計算瞬時的接收信號的強度值；

步驟B、節點根據協作節點的判定條件驗證自己是否有協作轉發的資格，若通過則執行步驟C，若不通過則返回步驟A；

步驟C、協作節點啟動計數器，在計數器到達0值之前，節點未接收到協作要求幀或者數據幀則節點即被選擇為中繼節點，廣播協作要求幀，同時協作節點進入監聽狀態。

所述的對抗能量空洞的傳感網協作通信方法，其中，計數器的初始值跟請求發送幀和允許發送幀的接收信號的強度值的最小值和節點剩余能量之積成反比。

所述的對抗能量空洞的傳感網協作通信方法，其中，所述通信方法中目的節點的通信方法包括以下步驟：

步驟S1、目的節點的接收機保持在接收監聽狀態，只對發給自己的幀做相關處理，丟棄不是發送給自己的幀，并判斷接收到的時數據幀還是控制幀，若是數據幀則執行步驟S2，若是控制幀則執行步驟S3；

步驟S2、接收到數據幀時，保存數據幀，并測算誤碼率和丟包率，數據包是由協作轉發而來還是源節點直接發送過來可以通過數據幀的校驗位得到判斷；

步驟S3、目的節點接收到RTS控制幀，則其向源節點發送CTS消息幀,并執行步驟S1，進入監聽狀態。