[發(fā)明專利]異步低占空比WSN中基于相長干涉的數(shù)據(jù)收集方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710447072.4
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107222903B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁俊斌;劉曉東;王田;李陶深
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: H04W40/04
• 分類號: H04W40/04;H04W84/18;H04L12/761;H04L1/16
• 代理公司: 南寧智卓專利代理事務(wù)所(普通合伙) 45129
• 代理人: 鄧世江

本發(fā)明公開了異步低占空比WSN中基于相長干涉的數(shù)據(jù)收集方法，所述數(shù)據(jù)收集方法是將n個傳感器節(jié)點隨機地分布在一個面積為M×M平方米的區(qū)域內(nèi)形成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，在傳感器節(jié)點中至少包括Source節(jié)點、轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點和1個Sink節(jié)點，除Sink節(jié)點外，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的其他傳感器節(jié)點都采用異步LPP機制進行睡眠調(diào)度，在網(wǎng)絡(luò)初始化過程中，傳感器節(jié)點會進行層次選擇從而獲取傳感器節(jié)點到Sink節(jié)點的跳數(shù)，當有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，Source節(jié)點選擇網(wǎng)絡(luò)中蘇醒的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點進行數(shù)據(jù)并發(fā)傳輸?shù)絊ink節(jié)點，并發(fā)傳輸完畢后，Source節(jié)點與轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點返回到LPP睡眠調(diào)度狀態(tài)。本發(fā)明可以有效的減少網(wǎng)絡(luò)中的控制開銷，提高數(shù)據(jù)包接收率，減少端到端延遲和網(wǎng)絡(luò)能量消耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及異步低占空比WSN中基于相長干涉的數(shù)據(jù)收集方法。

背景技術(shù)

相長干涉應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network，WSN)的數(shù)據(jù)傳輸中，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸，且具有接近100％的數(shù)據(jù)包接收率和非常低的數(shù)據(jù)發(fā)送延遲，基于相長干涉的并發(fā)傳輸具有以下特點：(1)并發(fā)傳輸過程中，傳輸?shù)氖峭粋€數(shù)據(jù)包；(2)多個節(jié)點同時向同一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，需要滿足相長干涉的條件；(3)節(jié)點不會保存鄰居和路由信息；(4)所有的節(jié)點都參與到并發(fā)傳輸中；因此，基于相長干涉的并發(fā)傳輸應(yīng)用到數(shù)據(jù)收集協(xié)議中時，這樣節(jié)點將無需維護鄰居節(jié)點信息和路由狀態(tài)信息，減少網(wǎng)絡(luò)能量消耗，提高數(shù)據(jù)包接收率。但是并發(fā)傳輸需要所有的節(jié)點都參與到數(shù)據(jù)傳輸中，造成較大的能量消耗，因此，我們需要結(jié)合低占空比機制，僅需部分節(jié)點參與到并發(fā)傳輸中，不需要參與的節(jié)點進入睡眠，以減少網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。

然而，在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療領(lǐng)域等基于事件監(jiān)測驅(qū)動的應(yīng)用中，傳感器節(jié)點往往不是進行連續(xù)和高頻率的數(shù)據(jù)收集，而是當有事件(森林火災(zāi)等)發(fā)生時將狀態(tài)消息或者收集到的信息發(fā)送到Sink節(jié)點(Sink節(jié)點，又稱匯聚節(jié)點)，目前已有的數(shù)據(jù)收集協(xié)議主要是基于單播轉(zhuǎn)發(fā)，以減少節(jié)點進行不必要的傳輸。在基于單播轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)收集協(xié)議中，節(jié)點從其鄰居節(jié)點中選擇父節(jié)點進行數(shù)據(jù)傳輸，最終將數(shù)據(jù)包路由到Sink節(jié)點。受環(huán)境、節(jié)點能量等因素影響，鄰居節(jié)點的信息可能會實時發(fā)送變化。因此在這些協(xié)議中，為了保證路由的健壯性，節(jié)點需要定期進行鄰居信息維護，維護過程所消耗的能量是比較大的，而在低占空比無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點與鄰居之間并不是同時蘇醒，維護過程將變得更復(fù)雜。因此，在低占空比無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，異步占空比機制不需要進行時鐘同步，且不需要知道鄰居節(jié)點的睡眠調(diào)度，可以更有效的延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。在異步占空比網(wǎng)絡(luò)中，與LPL(Low PowerListen,低功耗偵聽)機制相比，LPP(Low Power Probe,低功耗采集)機制適合于喚醒網(wǎng)絡(luò)中一部分節(jié)點的應(yīng)用場景，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，LPP機制性能會更好。因此在使用異步LPP機制的低占空比傳感器網(wǎng)絡(luò)中，我們提出了一種基于相長干涉的數(shù)據(jù)收集協(xié)議ADCCI(Asynchronous Duty Cycle and Constructive Interference)，Sink節(jié)點不需要保存和維護鄰居信息，以減少端到端延遲和網(wǎng)絡(luò)能量消耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供異步低占空比WSN中基于相長干涉的數(shù)據(jù)收集方法，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)收集方法可以有效的減少網(wǎng)絡(luò)中的控制開銷，提高數(shù)據(jù)包接收率，減少端到端延遲和網(wǎng)絡(luò)能量消耗，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)效果：