[发明专利]基于自适应按需唤醒技术的无线传感器网络数据传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据传输方法，具体涉及一种基于自适应按需唤醒技术的无限传感器网络数据传输方法。

背景技术

近年来，短距离无线通信传感器节点的功能不断发展变化中，同时具备感知、数据处理和通信功能是对这种微小传感器的基本要求、正是因为传感器技术日新月异的高速发展，大大的促进了基于大量传感器节点相互协作相互通信的无线传感器网络的实现。

对无线传感器网络影响非常重大的众多协议里面，数据链路级联层中的媒体访问控制协议占有极其重要的地位。在无线传感器网络节点中，能量主要消耗在通信模块，数据传输通信是最主要的耗能者，而媒体访问控制协议直接决定了如何使用无线网络信道，MAC协议是传感器网络性能的主要影响者，因此是保证无线传感器网络通信高校的关键协议之一。

发送端盲等现象是一直存在于接收端发起的异步MAC协议数据传输当中，其中发送端在发送数据前，可能要等待一段时间，甚至一直没机会得到传输，接收端的数据请求帧也可能因为冲突以及信道被占用，而一直无法被正确接收，这些，都会引起能耗和延时的增加。

现有技术中的短前导序列报文机制就是在低功耗侦听机制的基础上改进的，但在重负载下因为前导的传输过程需要很长时间的占用信道，导致网络性能大幅的降低。

现有技术中的接收端发起的异步MAC协议——RI-MAC协议是一个从接收端发起的数据传输协议，与B-MAC协议的显著不同之处是发送端和接收端之间如何协调数据传输时间。采用这样的协议也存在一定的问题，如：在网络数据负载流量大的网络中，发送端虽然要在接收端唤醒之前醒来，但接收端发送Beacon帧前，发送端未处于监听状态，则数据传输将推迟至接收端的下一次唤醒时刻。若接收端醒来时，其它节点正占用信道，接收端也同样要进入休眠。多个接收端同时发送Beacon帧，而产生冲突碰撞，这时接收端将利用退避等待算法去竞争无线信道，这将导致发送端的盲等现象，大大的增加了发送端的能耗，最终导致网络能量不均衡；优先级较高或者等待时间较长的数据无法优先传输，这样就无法保证优先级较高或者等待时间较长的数据先发送出去，造成了能量消耗增大。

现有技术中的采用的机制是发送端预测接收端唤醒机制。该机制在突发数据流量的情况下，每个节点的缓存队列中存储的数据包会很大，每个接收端醒来后都会有很多数据要接收，导致数据包的冲突会很大，也使该接收端长时间的占用信道，延时将大大的增加，传输成功率大幅度下降，增大了发送端的重传率；在数据流量小的情况下，节点按照预定的随机数序列在目标接收端唤醒前一刻唤醒，然后空闲侦听一个短暂时间，发现接收端并没有数据包要发送，接着发送端再次进入睡眠状态。因此数据流过大或过小的情况该机制的能耗均不理想。

现有技术中的提出了PA-MAC协议是在RI-MAC协议的基础上提出来的，在信标帧中加入了节点的下一次唤醒时间，这个时间是从Beacon发送第一个bite位开始到下一次唤醒的时间间隔，这样能够有效的避免发送端在数据传输前的长时间盲等问题。但是PA-MAC协议的不足也是十分明显的，比如调度信息的有效时间太短，最多只有2个执行周期，这样就导致了每个数据传输前的Beacon帧均要携带接收端的调度信息，这样也会消耗不必要的能量，同时调度信息并不够实时。这种协议虽然对RI-MAC协议的性能进行了改进，但改进并不算大，甚至不能跟PW-MAC协议相媲美。邻居列表中的调度信息的有效时间太短，最多只有2个执行周期，这样就导致了每个数据传输前的Beacon帧均要携带接收端的调度信息，这样也会消耗不必要的能量，同时调度信息并不够实时。这种协议虽然对RI-MAC协议的性能进行了改进，但改进并不算大。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于自适应按需唤醒技术的无线传感器网络数据传输方法。

技术方案：本发明的一种基于自适应按需唤醒技术的无线传感器网络数据传输方法，其具体传输步骤如下：

(1)将加入网络的节点进行初始化，并建立邻居列表用于存储邻居节点的ID和调度信息；

(2)发送端S有数据要传输时，查看自身的邻居列表是否有目标接收端R的调度信息；

(3)根据步骤(2)中所获得调度信息，发送端S自适应按需唤醒，然后与接收端R进行数据传输；

其中，发送端S自适应按需唤醒的具体步骤如下：