[发明专利]基于动态休眠的WSN节点自治愈方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种方法，尤其是一种基于动态休眠的WSN节点自治愈方法，属于无线传感器网络的技术领域。

背景技术

无线传感器网络(WSN)是物联网实现数据采集的末端，是融合了传感器技术，信息处理技术和网络通信技术的综合产物，它的出现完成了人与自然的沟通，扩展了人类认知世界，感知世界的能力。利用WSN的感知、计算及传输能力，可以实现对广域范围的多目标实时监测，并将状态数据实时汇聚传输，从而实现环境监测，控制报警等功能，这在工农业监控、智能交通、智能家居、危险区域远程检测等许多领域都有重要的研究意义和巨大的实用价值，被认为是将对二十一世纪产生巨大影响的技术之一。

然而，传感器节点具有一体化设计思想，其嵌入式处理能力有限，收发能力受到限制。同时，为实现传感网络的低功耗设计，网络的同步休眠-唤醒机制对全网的时间同步要求很高。另外，由于节点部署环境复杂，无线网络通信的稳定性差，丢包率相对较高，容易导致节点丢失同步后的数据丢失。

目前，通过优化通信机制，路由算法，同步策略，休眠策略来避免网络堵塞或拥挤从而实现减少网络丢包率，提高稳定性方面的研究很多。然而单纯的从理论上寻求的解决办法是受到WSN本身缺陷限制的，无线网络自身稳定性的缺陷导致了WSN存在节点丢失问题的必然性。在节点丢失，无法同步的情况下实现节点的再入网、再同步是实际应用过程中急需解决的问题。

传统的无线传感器网络，如Zigbee网络，节点丢失后，可以通过选择备用或其他路由节点作为中继，实现网络自愈。然而，野外环境的实际应用中为减小网络耗能往往不会采用带有专有路由节点的网络构架，而是采用多跳中继Mesh构架，节点兼具路由功能，全网节点同步休眠-同步唤醒，最大限度减少能耗。这种网络对于同步精度要求更高，而且一旦节点丢失，同步失效，没有一直工作的路由节点与之交互，很难实现节点的再入网、再同步。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于动态休眠的WSN节点自治愈方法，其能实现无线传感器网络节点丢失后主动入网再同步，提高了无线传感网络的稳定性及可靠性。

按照本发明提供的技术方案，所述基于动态休眠的WSN节点自治愈方法，无线传感器网络内的节点判定为丢失节点后，所述丢失节点修改自身的工作总周期以及唤醒工作时间，以调整所述丢失节点下次进入休眠状态的时间以及下次唤醒工作状态的时间，加快所述丢失节点的工作频率、增加工作占空比；

丢失节点在唤醒工作期间，当收到无线传感器网络内其他节点回复的同步信号或广播转发的同步信号，丢失节点根据上述同步信号中的时间修改自身时钟，以使得所述丢失节点在修改自身时钟后的工作总周期、休眠/唤醒工作频率与无线传感器网络保持一致，实现丢失节点与无线传感器网络的再入网、再同步。

进一步地，无线传感器网络内的节点判断丢失节点的方法为，在所述节点的唤醒工作后期内是否收到同步信号进行同步，若连续3次唤醒工作期间未同步，则判断节点丢失。

进一步地，在加快丢失节点的工作频率并增加工作占空比后，所述丢失节点在连续15个工作总周期内若没有实现同步，则终止丢失节点的同步请求操作，并恢复丢失节点的工作总周期、占空比。

进一步地，所述下次进入休眠状态的时间为

T₁＝T₂-T₃modT_z

下次进入唤醒工作时间为

T₄＝T_z-T₃modT_z

其中，T₁为下次进入休眠状态的时间，T₂为唤醒工作时间，T₃为当前时间，T_z为工作总周期，T₄为下次进入唤醒工作时间。

本发明的优点：节点通过自身是否接收同步信号判断节点是否丢失，避免了数据偶尔丢包而被误认为节点丢失的问题；节点丢失后通过对自身休眠频率、休眠占空比的修改达到节点再入网、再同步的效果，执行过程属于节点的自治愈，不需要路由父节点做修改，对整个网络的链路，能耗的影响很小；本发明可实现无线传感器网络同步休眠-同步唤醒机制下节点同步丢失而永久失效的问题，可在节点丢失的情况下快速实现再入网、再同步，提高了WSN系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明的原理示意图。

图2为本发明的流程示意图。