[发明专利]基于JCNC的无线传感器网络自适应动态能耗优化方法

说明书

本发明公开了一种基于JCNC的无线传感器网络自适应动态能耗优化方法，通过从目的节点D反馈回来的联合译码误码率信息，对簇内节点的网络编码包个数M进行动态搜索调整，使其满足误比特率要求且使通信的能耗最小；本发明能够保证通信误比特率要求的基础上，尽可能地降低能耗。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)，具体地说，是涉及到一种基于JCNC的无线传感器网络自适应动态能耗优化方法。

背景技术

无线传感器网络脱胎于传感器技术，可以部署在不适于人类生存的环境进行监测，借助无线通信的便利性，使人们足不出户便可及时的获取传感数据。由于传感器节点体积小、成本低，即使在恶劣环境下也能正常工作，因而获得了工业、农业、交通、军事等领域的广泛重视和应用。

传感器节点首先会对传输路径进行规划，并随着部分节点的失效而动态更新。传感器节点通过自身安装的传感器采集监测周围的环境数据并储存下来，然后经初步处理后将数据发送到下一跳节点，直到数据最终抵达汇聚节点。汇聚节点通过公共通信网络与终端用户相连，用户可通过汇聚节点查询历史数据。

由于成本和体积的限制，传感器节点的无线通信模块往往不够强大，通信距离和可靠性都较差，而且节点也只能由小型电池供电，能耗问题十分关键。因此，传统的网络路由协议不适合直接应用在WSN当中，而是应该针对可靠性和能耗进行优化，并尽可能的简单高效。

传统的JCNC算法，其网络编码包的数目是固定不变的，其可靠性随信道条件的变化而改变，无法自适应的调整。实际上，当信道条件较好时，通过较少的网络编码包就能达到通信的误比特率要求；而信道条件较差时，应当适当增加网络编码包以达到误比特率要求。

发明内容

本发明公开了一种基于JCNC的无线传感器网络自适应动态能耗优化方法，在保证通信误比特率要求的基础上，尽可能的降低能耗。为了达到以上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于JCNC的无线传感器网络自适应动态能耗优化方法，通过从目的节点D反馈回来的联合译码误码率信息，对簇内节点的网络编码包个数M进行动态搜索调整，使其满足误比特率要求且使通信的能耗最小。具体地，通过目的节点D根据译码结果估计误比特率并将发送回簇；簇内节点根据反馈的误比特率通过搜索阶段动态地调整网络编码包的数目M：如果反馈的误比特率较大，则将网络编码包数目M提高；反之则减少网络编码包数目M，从而在满足误比特率要求的基础上降低能耗。

所述搜索阶段具体步骤如下：

S11.初始化low＝0，high＝N₀–1，设置M的搜索区间为[low，high]；

S12.将M设为搜索区间的中间值，即其中符号表示向下取整；

S13.簇内N₀个源节点进行低密度奇偶校验码(LDPC,Low Density Parity-CheckCode)的编码和数据广播后，选取M个节点进行网络编码发送到目的节点D；

S14.目的节点D将接收到的全部数据包进行联合译码，并根据译码结果估计误比特率目的节点D随后将发送回簇内；

S15.簇内节点根据反馈的误比特率情况调整网络编码的节点个数M，如果说明此时误比特率达到通信的最低要求，则可以减小M，执行high＝M，反之，说明误比特率未能达到通信要求，必须增大M，执行low＝M+1；

S16.判断low是否大于等于high，若否返回步骤S12，若是则执行S17；

S17.结束程序。

本发明中所述误比特率根据LDPC信道译码时不满足校验方程的个数来估计；

此处，定义误比特率估值为：