[发明专利]一种对抗能量空洞的传感网协作通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及的是一种对抗能量空洞的传感网协作通信方法。

背景技术

众所周知，传感网是一个由随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。借助于节点中内置的传感器测量周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号,从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物质现象。

所以，传感网节点所部署的环境很多情况下比较恶劣，节点间的无线通信受信道衰落的影响非常大。传感网通常包含一个或者多个汇聚节点和大量的分布在感知区域的传感器节点组成。从传感器节点到汇聚节点的数据传输通常是采用多跳的方式，计算机模拟实验表明，离汇聚节点距离越近，节点消耗的能量越快，这种因部分节点过早耗尽自身能量而导致网络原有覆盖区域缺失或者数据无法送达汇聚节点的现象被称作“能量空洞”现象。因此，避免或延缓能量空洞的出现，是提高网络寿命与能量利用效率的有效方法。另外，由于传感网节点个数多、体积微小、成本低廉，它通常配备能量十分有限的电池作为能量单元，并且不能更换，一旦节点的能量耗尽会直接影响整个网络功能的实现。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对抗能量空洞的传感网协作通信方法，旨在解决现有的传感网节点间的无线通信受信道衰落的影响非常大的问题。

本发明的技术方案如下：

一种对抗能量空洞的传感网协作通信方法，其特征在于，包括源节点、协作节点和目的节点，以传感网的最终目的节点作为圆心，以传感网内相邻节点的平均间距的n倍为半径，把传感网的区域划分为多个同心圆环区域，且环间距为n，其中，n是5<n<100内的正整数，所述对抗能量空洞的传感网协作通信方法中源节点的处理方法包括以下步骤：

步骤1、源节点发出请求发送帧信息给目的节点；

步骤2、源节点进入监听状态，在系统设置的规定时间内若收到允许发送帧信息，则执行步骤4；若没有收到允许发送帧信息，则执行步骤3；若在规定时间内收到协作要求帧信息，则执行步骤5；

步骤3、源节点以翻倍功率继续发送请求发送帧给目的节点后执行步骤2；

步骤4、源节点向目的节点发送数据帧并执行步骤6；

步骤5、源节点遂向发送协作要求帧的发送节点发送数据帧，该发送协作要求帧的发送节点将数据帧发送给目的节点；

步骤6、源节点转入监听状态，等待目的节点协作通信完成。

所述的对抗能量空洞的传感网协作通信方法，其中，所述源节点以翻倍功率继续发送请求发送帧给目的节点中，功率的上限要以无线传感器网络节点参数作为参考设定门限值。

所述的对抗能量空洞的传感网协作通信方法，其中，所述发送协作要求帧的发送节点为协作节点，所述通信方法中协作节点的通信方法包括以下步骤：

步骤A、协作节点进入监听状态，当接收到数据帧，且目的地址为自己时，则接收并重新打包转发给目的节点；当接收到控制帧，则计算瞬时的接收信号的强度值；

步骤B、节点根据协作节点的判定条件验证自己是否有协作转发的资格，若通过则执行步骤C，若不通过则返回步骤A；

步骤C、协作节点启动计数器，在计数器到达0值之前，节点未接收到协作要求帧或者数据帧则节点即被选择为中继节点，广播协作要求帧，同时协作节点进入监听状态。

所述的对抗能量空洞的传感网协作通信方法，其中，计数器的初始值跟请求发送帧和允许发送帧的接收信号的强度值的最小值和节点剩余能量之积成反比。

所述的对抗能量空洞的传感网协作通信方法，其中，所述通信方法中目的节点的通信方法包括以下步骤：

步骤S1、目的节点的接收机保持在接收监听状态，只对发给自己的帧做相关处理，丢弃不是发送给自己的帧，并判断接收到的时数据帧还是控制帧，若是数据帧则执行步骤S2，若是控制帧则执行步骤S3；

步骤S2、接收到数据帧时，保存数据帧，并测算误码率和丢包率，数据包是由协作转发而来还是源节点直接发送过来可以通过数据帧的校验位得到判断；

步骤S3、目的节点接收到RTS控制帧，则其向源节点发送CTS消息帧,并执行步骤S1，进入监听状态。