[發明專利]臍橙果園監測節點的基于隨機深度的自適應休眠方法

在審

• 申請號: 201710440066.6
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107222913A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 朱赟;鐘八蓮;莫崇江;張輝;盧占軍
• 申請（專利權）人: 贛南師范大學
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04W74/08;H04W4/00;H04W24/02;H04W24/06
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技術領域

本發明屬于無線通信和物聯網技術領域，具體涉及無線傳感器網絡中的節點休眠節能術。

背景技術

無線傳感器網絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算機技術、分布是信息處理技術和無線通信技術，在軍事偵察、環境科學、醫療衛生、工業自動化、商業應用等方面具有廣泛的應用前景。由于現在節點能量供應問題沒有得到很好的解決，節點本身不能補充能量或補充不足，因此無線傳感器網絡需要首先考慮節能，其次為可擴張性，最后才考慮到網絡效率，如網絡的公平性、實用性、網絡吞吐量以及帶寬利用率等。在事件驅動型無線傳感器網絡中，為了保持一定的冗余性和可靠性，通常將大量傳感器節點部署在監測區域內，而查詢任務會引發監測區域內多個節點同時對目標進行信息收集并傳送數據。S-MAC協議提出讓節點進行同步休眠的方法來節省能量，通過鄰居節點來協商一致性休眠調度機制，因而在同步休眠周期結束后多個節點可能會同時監測到一個事件，競爭信道以發送數據，易造成事件發生區域的節點同時競爭頻繁，需要較長時間來調整競爭窗口值，造成通信時延增大，且時延會在每跳中積累，同時各節點的休眠時長固定，不能動態改變。T-MAC協議針對S-MAC協議存在通信延遲累加等問題進行改進，如果在規定時間內未發生激活事件，則節點認為信道空閑，進入休眠狀態，而且每一幀中的活躍時間可根據網絡流量動態調整以增加休眠時間，但在低負載時,TA監聽帶來的能量損耗、早睡等問題。

發明內容

本發明的目的是，提供給一種在事件驅動型無線傳感器網絡中可降低分組碰撞概率和提高節點能量效率的自適應休眠方法，通過節點隨機選擇不同休眠深度來獲取不同的休眠時間，以緩解鄰近區域內節點結束休眠后同時進行數據傳輸所引起的分組碰撞，減少了調整競爭窗口值的時間，并降低因空閑監聽和額外偵聽信道造成的能量消耗，并建立馬爾科夫鏈模型來分析休眠深度間隔時間的優化值。

為解決上述發明目的，本發明所采用的技術方案包括：將時間劃分為連續的幀后，幀內分為活動階段和休眠階段。處于活動階段的節點在MT_slot時間內一直空閑且無數據需發送，則進入休眠過程，以降低節點的能量消耗。節點進入休眠階段時將隨機選擇一個休眠深度n(0≤n≤N-1)，則休眠時間為T₀+nT_Δ，其中T₀為基本休眠時間，T_Δ為休眠深度的間隔時間，在休眠階段內節點關閉無線通信模塊并緩存采集到的數據。若在休眠結束后收到上層發來的需要發送的數據包或目的節點為自身的CTS幀，則節點進入退避過程來發送該數據，否則進入等待過程。