[發明專利]基于動態休眠的WSN節點自治愈方法

在審

• 申請號: 201410444410.5
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104159288A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 劉波;李貴柯;丁時棟;張祥;吳南健;趙柏秦
• 申請（專利權）人: 無錫中科智聯科技研發中心有限公司
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00;H04W76/04
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;張濤

技術領域

本發明涉及一種方法，尤其是一種基于動態休眠的WSN節點自治愈方法，屬于無線傳感器網絡的技術領域。

背景技術

無線傳感器網絡(WSN)是物聯網實現數據采集的末端，是融合了傳感器技術，信息處理技術和網絡通信技術的綜合產物，它的出現完成了人與自然的溝通，擴展了人類認知世界，感知世界的能力。利用WSN的感知、計算及傳輸能力，可以實現對廣域范圍的多目標實時監測，并將狀態數據實時匯聚傳輸，從而實現環境監測，控制報警等功能，這在工農業監控、智能交通、智能家居、危險區域遠程檢測等許多領域都有重要的研究意義和巨大的實用價值，被認為是將對二十一世紀產生巨大影響的技術之一。

然而，傳感器節點具有一體化設計思想，其嵌入式處理能力有限，收發能力受到限制。同時，為實現傳感網絡的低功耗設計，網絡的同步休眠-喚醒機制對全網的時間同步要求很高。另外，由于節點部署環境復雜，無線網絡通信的穩定性差，丟包率相對較高，容易導致節點丟失同步后的數據丟失。

目前，通過優化通信機制，路由算法，同步策略，休眠策略來避免網絡堵塞或擁擠從而實現減少網絡丟包率，提高穩定性方面的研究很多。然而單純的從理論上尋求的解決辦法是受到WSN本身缺陷限制的，無線網絡自身穩定性的缺陷導致了WSN存在節點丟失問題的必然性。在節點丟失，無法同步的情況下實現節點的再入網、再同步是實際應用過程中急需解決的問題。

傳統的無線傳感器網絡，如Zigbee網絡，節點丟失后，可以通過選擇備用或其他路由節點作為中繼，實現網絡自愈。然而，野外環境的實際應用中為減小網絡耗能往往不會采用帶有專有路由節點的網絡構架，而是采用多跳中繼Mesh構架，節點兼具路由功能，全網節點同步休眠-同步喚醒，最大限度減少能耗。這種網絡對于同步精度要求更高，而且一旦節點丟失，同步失效，沒有一直工作的路由節點與之交互，很難實現節點的再入網、再同步。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種基于動態休眠的WSN節點自治愈方法，其能實現無線傳感器網絡節點丟失后主動入網再同步，提高了無線傳感網絡的穩定性及可靠性。

按照本發明提供的技術方案，所述基于動態休眠的WSN節點自治愈方法，無線傳感器網絡內的節點判定為丟失節點后，所述丟失節點修改自身的工作總周期以及喚醒工作時間，以調整所述丟失節點下次進入休眠狀態的時間以及下次喚醒工作狀態的時間，加快所述丟失節點的工作頻率、增加工作占空比；

丟失節點在喚醒工作期間，當收到無線傳感器網絡內其他節點回復的同步信號或廣播轉發的同步信號，丟失節點根據上述同步信號中的時間修改自身時鐘，以使得所述丟失節點在修改自身時鐘后的工作總周期、休眠/喚醒工作頻率與無線傳感器網絡保持一致，實現丟失節點與無線傳感器網絡的再入網、再同步。

進一步地，無線傳感器網絡內的節點判斷丟失節點的方法為，在所述節點的喚醒工作后期內是否收到同步信號進行同步，若連續3次喚醒工作期間未同步，則判斷節點丟失。

進一步地，在加快丟失節點的工作頻率并增加工作占空比后，所述丟失節點在連續15個工作總周期內若沒有實現同步，則終止丟失節點的同步請求操作，并恢復丟失節點的工作總周期、占空比。

進一步地，所述下次進入休眠狀態的時間為

T₁＝T₂-T₃modT_z

下次進入喚醒工作時間為

T₄＝T_z-T₃modT_z

其中，T₁為下次進入休眠狀態的時間，T₂為喚醒工作時間，T₃為當前時間，T_z為工作總周期，T₄為下次進入喚醒工作時間。

本發明的優點：節點通過自身是否接收同步信號判斷節點是否丟失，避免了數據偶爾丟包而被誤認為節點丟失的問題；節點丟失后通過對自身休眠頻率、休眠占空比的修改達到節點再入網、再同步的效果，執行過程屬于節點的自治愈，不需要路由父節點做修改，對整個網絡的鏈路，能耗的影響很?。槐景l明可實現無線傳感器網絡同步休眠-同步喚醒機制下節點同步丟失而永久失效的問題，可在節點丟失的情況下快速實現再入網、再同步，提高了WSN系統的穩定性。

附圖說明

圖1為本發明的原理示意圖。

圖2為本發明的流程示意圖。