[發(fā)明專利]基于自適應(yīng)按需喚醒技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410073919.3
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103906207B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐平平;李小娟;秦漢
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04L1/00;H04W84/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于自適應(yīng)按需喚醒技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于：其具體傳輸步驟如下：

(1)將加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點進行初始化，并建立鄰居列表用于存儲鄰居節(jié)點的ID和調(diào)度信息；

(2)發(fā)送端S有數(shù)據(jù)要傳輸時，查看自身的鄰居列表是否有目標接收端R的調(diào)度信息；

(3)根據(jù)步驟(2)中所獲得調(diào)度信息，發(fā)送端S自適應(yīng)按需喚醒，然后與接收端R進行數(shù)據(jù)傳輸；

其中，發(fā)送端S自適應(yīng)按需喚醒的具體步驟如下：

A、發(fā)送端S上層有數(shù)據(jù)包需要發(fā)送時，發(fā)送端S先查詢鄰居列表中是否有接收端R的下一次喚醒調(diào)度信息，如果發(fā)送端S沒有建立對應(yīng)于接收端R的調(diào)度時間信息，則發(fā)送端S立即喚醒，啟動短前導(dǎo)喚醒機制；如果發(fā)送端S建立對應(yīng)于接收端R的調(diào)度時間信息，但是該時間小于當(dāng)前時間，即該調(diào)度時間信息已經(jīng)過期，則發(fā)送端S也要立即喚醒，啟動短前導(dǎo)喚醒機；如果發(fā)送端S已有對應(yīng)于接收端R的調(diào)度時間信息，且該時間沒有過期，在未來的某個確切時間點，接收端R會喚醒，偵聽無線信道，等待數(shù)據(jù)包的到來，當(dāng)接收端R成功接收該數(shù)據(jù)包后，查看內(nèi)部參數(shù)ShortFlag是否為1；

B、發(fā)送端S喚醒后開始偵聽無線信道，若無線信道被占用，則等待一段時間后再偵聽，直到信道空閑，當(dāng)無線信道空閑后，發(fā)送端S啟動短前導(dǎo)喚醒機制，發(fā)送帶有目標節(jié)點地址的Start幀給接收端R，若非目標節(jié)點收到Start幀，則非目標節(jié)點直接切換至睡眠狀態(tài)，而接收端R是目標節(jié)點則在被喚醒后可以偵聽到Start幀，然后將節(jié)點內(nèi)部參數(shù)ShortFlag設(shè)置為1，并回復(fù)發(fā)送端S一個Hello幀；發(fā)送端S在每個Start幀發(fā)送后均要有一段固定時間t的空閑偵聽，在這空閑偵聽間隔內(nèi)接收Hello幀，若發(fā)送端S沒有接收到接收端R發(fā)出的Hello幀，則發(fā)送端S繼續(xù)周期性的發(fā)送Start幀，若發(fā)送端S接收到接收端R發(fā)出的Hello幀，則發(fā)送端S繼續(xù)偵聽無線信道，等待數(shù)據(jù)包的到來，接收端R成功接收數(shù)據(jù)包后，查看其內(nèi)部參數(shù)ShortFlag是否為1；

C、因發(fā)送端S有接收端R的下一次喚醒調(diào)度信息且該信息未過期，則發(fā)送端S利用這個信息計算出接收端R的下一次喚醒時間，得到這個時間點后，發(fā)送端S只需要靜靜的保持休眠狀態(tài)；發(fā)送端S在接收端R喚醒前醒來，等待接收端R廣播的Hello幀，接收端R根據(jù)自己的調(diào)度表，按照周期調(diào)度中要求的時間點喚醒，偵聽無線信道，檢測信道是否被其它節(jié)點占用著，如果已經(jīng)有其它節(jié)點正在占用信道進行數(shù)據(jù)傳輸，則接收端R退避等待一個Hello幀發(fā)送的時間，之后再偵聽無線信道；如果信道空閑，則立即發(fā)送廣播Hello幀給發(fā)送端S，發(fā)送端S成功接收接收端R發(fā)出的Hello幀后，繼續(xù)偵聽無線信道等待數(shù)據(jù)包的到來，當(dāng)接收端R成功接收數(shù)據(jù)包后，查看其內(nèi)部參數(shù)ShortFlag是否為1；

D、當(dāng)ShortFlag＝1時，數(shù)據(jù)包成功接收后，接收端R回復(fù)給發(fā)送端S一個Beacon幀，該幀用于通知發(fā)送端S數(shù)據(jù)包已經(jīng)成功接收同時詢問發(fā)送端S是否還有后續(xù)數(shù)據(jù)包需要傳輸；因ShortFlag＝1，則接收端R在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時發(fā)送的Beacon幀要攜帶接收端R節(jié)點最近一次喚醒的時間和接收端R節(jié)點發(fā)送Beacon的硬件前導(dǎo)第一比特所處的當(dāng)前時間點，只有當(dāng)這次數(shù)據(jù)傳輸是本次通信中最后一次，發(fā)送端S才存儲最后一次Beacon中的調(diào)度信息，不然丟棄該Beacon幀中的調(diào)度信息；當(dāng)ShortFlag＝0時，接收端R發(fā)送不帶自身調(diào)度信息的Beacon幀給發(fā)送端S；

E、發(fā)送端S成功接收Beacon幀后，查詢緩存隊列長度，看看是否還有數(shù)據(jù)包要發(fā)送給接收端R，如果有數(shù)據(jù)包，當(dāng)接收端R成功接收數(shù)據(jù)包后，查看其內(nèi)部參數(shù)ShortFlag是否為1；如果節(jié)點緩存隊列中沒有數(shù)據(jù)包需要發(fā)送，則接收端R保持喚醒一段時間后進入睡眠狀態(tài)，而發(fā)送端S利用Beacon幀中的發(fā)送Beacon幀的硬件前導(dǎo)第一比特所處的當(dāng)前時間點、該Beacon幀的傳輸時間和發(fā)送端S自身當(dāng)前時間，計算得到發(fā)送端S和接收端R的時間差，然后再利用時間差和接收端R最近一次喚醒時間，得到接收端R的下一次喚醒時間點，并保存到發(fā)送端S的鄰居列表中，同時發(fā)送端S進入休眠狀態(tài)；

(4)根據(jù)發(fā)送端S的執(zhí)行周期，自動更新鄰居列表中每個鄰居節(jié)點的調(diào)度信息。