[发明专利]一种无线传感器网络的单数据多确认等停自动重传方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络的单数据多确认等停自动重传方法。

背景技术

无线传感器网络是由大量的彼此之间通过多跳无线链路和通信的传感器节点以自组织和多跳的方式构成的无线网络，而无线传感器的供能往往是通过电池作为其能源的，所以如何合理利用以及分配能耗显得至关重要。

等停自动重传协议(Send-and-Wait Automatic Repeat-reQuest，SW-ARQ)即是为了克服网络的误码率而提出的网络重传(retransmission)协议，但现有的SW-ARQ都是针对错误率很低的有线网络提出的。在有线网络中,传送数据的误码率低于10^-6,而且对数据传送的可靠性要求极高。但是，在无线传感器网络中却存在完全不同的情况:

(1)无线传感器网络的包丢失率高达10％到30％是很普遍的。误码率也比有线网络高出几个数量级，这样大大降低了点对点传输时的成功率；

(2)在无线传感器网络中，偶尔的数据包丢包是可以接受的。

同时，由于无线传感器网络的能量非常有限，因此无线传感器网络中的自动重传(Automatic Repeat-reQuest,ARQ)协议设计中的另一个关键问题就是能量的有效性。由于无线传感器网络的包出错率高，因而导致重传的次数比较多。而传统的逐跳(Hop by Hop,HBH)确认的ARQ协议采用的机制是下一跳每接收到一个数据包，则给上一跳回送一个ACK数据包。这样，当数据正常传送到接收方，接收方便给发送方发送ACK，但ACK如果在传输过程中丢失，则发送方将等待超时并重发数据，而重发数据的代价相对于ACK而言是非常高的，在这种情况下，节点的能量浪费较大。

另一方面，无线传感器网络不仅能量有限，传感器网络的寿命一般定义为第一个节点死亡的时间。而无线传感器网络中一般离基站(Sink)近的节点能量消耗高，离Sink节点远的节点能量消耗较低，这样便导致了近Sink节点寿命较短，而远Sink节点寿命较长，造成节点能量消耗不均。因此，重传协议不仅要能量节省，而且要使网络能量消耗均衡，这样才能有效的提高网络寿命。

发明内容

本发明提供了一种无线传感器网络的单数据多确认等停自动重传方法，其目的在于，克服现有技术中，节点能量消耗不均，网络寿命较短的问题，通过提高无线传感器网络的能量利用率，从而延长无线传感器网络的总体寿命并保证数据传送的可靠性。

一种无线传感器网络的单数据多确认等停自动重传方法，无线传感器网络中所有的传感器节点部署于一个圆形区域，基站节点位于圆形区域中心，所有传感器节点的分布符合节点密度为ρ的齐次泊松分布，无线传感器网络中的传感器节点采用逐跳方式对数据包进行传输与确认，对于距离Sink为h跳的发送方节点，数据包发送到Sink的可靠性不低于δ，设定发送方节点发送数据包的最大重传次数为X_h(δ)，包括以下步骤：

步骤1：任意发送方节点向作为接收方的下一跳节点n_i发送数据包，每个数据包被初次发送时，节点设置重传次数κ＝0，接收方节点在接收到数据包后向数据包的发送方节点回复n个ACK确认包；

步骤2：若发送方节点在规定的时间内收到至少一个ACK确认包，则进入步骤4；否则，重传次数κ加1后进入步骤3；

步骤3：发送方节点判断数据包重传次数κ是否大于X_h(δ)，若κ≤X_h(δ)，发送方节点重传该数据包，接收方节点在接收到重传的数据包后向数据包的发送方节点回复n个ACK确认包，返回步骤2；否则，结束该数据包的发送，进入步骤4；

步骤4：进入下一个数据包的发送过程，返回步骤1。

ACK确认包的长度比数据包长度要小很多，因而通过发送多个ACK包来换取发送较少的数据包次数，可以节省网络能量消耗。

所述接收方节点向数据包的发送方节点回复n个ACK确认包，其中，ACK确认包的回复个数n为≥1的整数。

对于位于距离Sink跳数为h的任意节点n_i发送数据包的最大重传次数为X_h(δ)