[發明專利]一種無線傳感網絡中延時約束下的能耗控制方法

在審

• 申請號: 201310000973.0
• 申請日: 2013-01-04
• 公開（公告）號: CN103052131A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 郭振格;何源
• 申請（專利權）人: 無錫儒安科技有限公司
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W52/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 馬曉亞

1.一種無線傳感網絡中延時約束下的能耗控制方法，其特征在于，包括：?

當無線傳感網絡中有數據包要從源節點傳輸到基站時，源節點產生正常數據包用以傳輸數據包，產生先驅者數據包用以選擇傳輸路徑上的節點；?

根據所選擇的傳輸路徑上的節點到基站的距離來確定傳輸路徑上的節點的延時約束；?

根據傳輸路徑上的節點的延時約束計算傳輸路徑上的節點的最佳睡眠時間，將該最佳睡眠時間應用到占空比自適應調節機制中，得到新的占空比進行數據包的傳輸；?

當所有數據包都傳輸到基站后，將傳輸路徑上所有節點的工作周期恢復成初始狀態。?

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述傳輸路徑上所有節點的工作周期分為兩部分：睡眠時間和喚醒時間，節點的占空比為喚醒時間/工作周期。?

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所選擇的傳輸路徑上的節點到基站的距離來確定傳輸路徑上各節點的延時約束具體為：令ξ表示網絡對節點的延時需要，h表示從源節點到基站的距離，ETX表示代替用“跳”表示的距離，在網絡延時約束下分配到每一跳的最大延時時間為：?

其中，ETX_(h，h-1)表示距離基站h跳節點與最優鄰居節點之間的ETX，ETX_(h,0)表示源節點到基站的ETX。?

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算傳輸路徑上的節點的最佳睡眠時間具體為：計算距離基站h-1跳節點睡眠時間為：?

其中，D_def是節點在進行占空比自適應調節機制調節之前網絡中默認情況下的平均延時，PRR是數據包接收率，t_s是節點默認工作周期下的睡眠時間。?

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述選擇傳輸路徑上的節點具體為：先驅者數據包選擇比自己更接近基站，并且鏈路質量最好的鄰居作為下一跳，并將這些節點加入到“傳輸節點集”，同時按照公式（2）對被選節點的占空比進行動態調節。?

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述傳輸路徑上的節點的能耗公式為：?

E_con=E_t+E_l+E_idle?????????????（3）?

其中，E_t表示用于發送數據包的能耗，E_t的時間長度與發送幀頭的總時間長度成正比，不同協議下E_t的時間長度不同，其E_l表示用于接收數據包的能耗，其時間長度取決于數據包的大小，E_idle表示用于空閑偵聽的能耗，其時間長度與網絡使用的協議有關。?

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將該最佳睡眠時間應用到占空比自適應調節機制中會引起三方面時間因素的改變：用于發送數據包的時間、用于接收數據包的時間以及用于空閑偵聽的時間。?

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述發送數據包的時間包括：數據包發送時間（T_d）和幀頭發送時間（T_p），其中，T_d的長度取決于要發送的數據包的大小，為固定值，T_p的長度取決于接收節點工作周期中的睡眠時間，DC-Gear機制下用于將數據流中的每個數據包從源節點發送到目標節點的能耗公式為：?

其中，I_t表示傳感器節點在發送數據時天線模塊的電流，單位為mA，H表示源節點到基站的距離，單位為跳，V表示傳感器的工作電壓，單位為V，表示DC-Gear機制下第i個數據包在第j跳傳輸的發送時間。?

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收數據包的時間包括：接收有效數據包的時間（T_d）和用于接收部分幀頭的時間占空比自適應調節機制下用于接收每個從上一跳發送過來的數據包的能耗公式為：?

其中，I_l表示傳感器節點在接收數據時天線模塊的電流，單位為mA，H表示源節點到基站的距離，單位為跳，V表示傳感器的工作電壓，單位為V，表示在占空比自適應調節機制下接收第i個數據包在第j跳時接收部分幀頭的時間。?

10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述空閑偵聽的時間為：節點喚醒后對信道進行偵聽時，如果沒有偵聽到可用信息，那么這些偵聽就叫做空閑偵聽，使用占空比自適應調節機制對無線傳感網絡中傳感器節點占空比進行調節后，其空閑等待時間會增加，但網絡傳輸有效數據包的時間會縮短，令N個數據包組成數據流，則使用占空比自適應調節機制對傳感器節點的占空比進行動態調節后，在整個數據流傳輸過程中傳輸路徑上所有節點用于空閑偵聽的能耗總量公式為：?

其中，ΔL表示使用占空比自適應調節機制提前完成的時間，表示使用占空比自適應調節機制完成數據流傳輸所用的總時間，I_l表示節點在接收數據時天線?模塊的電流，單位為mA，N表示數據流中數據包的個數，和分別表示時間內從源節點到基站發送第i個數據包和接收第i個數據包能耗的總和。?