专利名称：一种无线传感网络中延时约束下的能耗控制方法
技术领域：
本发明涉及无线自组织网络与传感器网络领域，尤其涉及一种无线传感网络中延时约束下的能耗控制方法。
背景技术：
无线传感网络(Wireless SensorNetwork,简称WSN)的传感器节点一般由传感器、处理器、存储器、供电装置、天线和驱动装置构成。由于传感器节点存储空间有限且通常部署在难以接近的环境，且需要天线模块频繁的把采集数据传输到网络基站并以使用电池为主要的能量来源，所以，在无线传感网络中，能耗问题是其核心问题。随着微电子技术和晶体技术的进步，传感器节点上处理器模块和传感器模块的能耗变得很低，能耗主要用于天线通信模块，因此，降低天线通信模块的能耗是延长传感器网络寿命的重点。从表I可以看出近几年已结束运行的无线传感网络系统的最长网络寿命是6个月，因此如何降低网络通信的能耗成为务须解决的问题。表I无线传感网络典型应用系统的网络寿命
权利要求
1.一种无线传感网络中延时约束下的能耗控制方法，其特征在于，包括当无线传感网络中有数据包要从源节点传输到基站时，源节点产生正常数据包用以传输数据包，产生先驱者数据包用以选择传输路径上的节点；根据所选择的传输路径上的节点到基站的距离来确定传输路径上的节点的延时约束；根据传输路径上的节点的延时约束计算传输路径上的节点的最佳睡眠时间，将该最佳睡眠时间应用到占空比自适应调节机制中，得到新的占空比进行数据包的传输；当所有数据包都传输到基站后，将传输路径上所有节点的工作周期恢复成初始状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传输路径上所有节点的工作周期分为两部分睡眠时间和唤醒时间，节点的占空比为唤醒时间/工作周期。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所选择的传输路径上的节点到基站的距离来确定传输路径上各节点的延时约束具体为令ξ表示网络对节点的延时需要，h表示从源节点到基站的距离，ETX表示代替用“跳”表示的距离，在网络延时约束下分配到每一跳的最大延时时间为
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算传输路径上的节点的最佳睡眠时间具体为计算距离基站h-Ι跳节点睡 眠时间为+^中，Ddef是节点在进行占空比自适应调节机制调节之前网络中默认情况下的平均延时，PRR是数据包接收率，ts是节点默认工作周期下的睡眠时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述选择传输路径上的节点具体为先驱者数据包选择比自己更接近基站，并且链路质量最好的邻居作为下一跳，并将这些节点加入到“传输节点集”，同时按照公式(2)对被选节点的占空比进行动态调节。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传输路径上的节点的能耗公式为
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将该最佳睡眠时间应用到占空比自适应调节机制中会引起三方面时间因素的改变用于发送数据包的时间、用于接收数据包的时间以及用于空闲侦听的时间。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述发送数据包的时间包括数据包发送时间(Td)和帧头发送时间(Tp)，其中，Td的长度取决于要发送的数据包的大小，为固定值，Tp 的长度取决于接收节点工作周期中的睡眠时间，DC-Gear机制下用于将数据流中的每个数据包从源节点发送到目标节点的能耗公式为
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收数据包的时间包括接收有效数据包的时间(Td)和用于接收部分帧头的时间(□)，占空比自适应调节机制下用于接收每个从上一跳发送过来的数据包的能耗公式为
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述空闲侦听的时间为节点唤醒后对信道进行侦听时，如果没有侦听到可用信息，那么这些侦听就叫做空闲侦听，使用占空比自适应调节机制对无线传感网络中传感器节点占空比进行调节后，其空闲等待时间会增加， 但网络传输有效数据包的时间会缩短，令N个数据包组成数据流，则使用占空比自适应调节机制对传感器节点的占空比进行动态调节后，在整个数据流传输过程中传输路径上所有节点用于空闲侦听的能耗总量公式为
全文摘要
本发明涉及无线自组织网络与传感器网络领域，尤其涉及一种无线传感网络中延时约束下的能耗控制方法，当无线传感网络中有数据包要从源节点传输到基站时，源节点产生正常数据包用以传输数据包；产生先驱者数据包用以选择传输路径上的节点、确定传输路径上的节点的延时约束、计算传输路径上的节点的最佳睡眠时间，将该最佳睡眠时间应用到占空比自适应调节机制中，得到新的占空比进行数据包的传输；当所有数据包都传输到基站后，将传输路径上所有节点的工作周期恢复成初始状态。本发明在满足无线传感网络对传输延时约束的前提下，最大限度地降低了无线传感网络的能耗，并延长了无线传感网络的有效寿命。
文档编号H04W52/02GK103052131SQ20131000097
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者郭振格, 何源 申请人:无锡儒安科技有限公司