[发明专利]一种无线传感器网络能耗控制及速率调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种无线传感器网络 能耗控制及速率调整方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)由具有感 知、计算和通信能力的无线传感器节点(简称节点)组成，所有节 点通过自组织的方式组成一对多或者多对一的通信网络，把采集到 的信息经过一跳或者多跳的方式发送到基站。无线传感器网络在高 速铁路运营环境监测中具有广阔的应用前景。但是由于节点能量受 限及更换电池不方便等，因此节点使用寿命及无线传感器网络的生 命周期在一定程度上制约着无线传感器网络服务质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有节点使用寿命及无线传感器 网络的生命周期受限影响无线传感器网络服务质量的问题。

为此目的，本发明提出一种无线传感器网络能耗控制及速率调 整方法，所述方法包括：

S1、节点V_i向预设的数据管理中心上传自身的状态信息，并从 预设的数据管理中心获取预设范围内所有节点的状态信息，得到状 态信息表，所述状态信息表包括所述预设范围内所有节点的ID及对 应的状态信息；

S2、节点V_i根据目的节点ID的位置以及所述状态信息表，确 定与所述目的节点的通信路径；

S3、节点V_i在接收到向所述目的节点发送消息的信号之后，根 据节点传输速率、向目的节点传输数据包的大小以及所述通信路径， 得到所述通信路径的能量消耗；

S4、节点V_i根据所述通信路径的能量消耗以及预设的网络正常 工作所需求的传输速率，调整节点传输速率，以减少网络能量消耗。

可选的，所述步骤S2，包括：

节点V_i在接收到发送第一消息的信号之后，从所述第一消息中 获取目的节点的ID，并根据所述状态信息表，选择下一跳节点V_i+1， 并将所述第一消息发送到所述节点V_i+1，以使所述节点V_i+1根据所 述第一消息，选择下一跳节点V_i+2，直至所述第一消息发送至目的 节点。

可选的，在所述步骤S1中，所述状态信息，包括：通信连接关 系。

可选的，在所述步骤S2中，所述节点V_i在接收到发送第一消 息的信号之后，从所述第一消息中获取目的节点的ID，并根据所述 状态信息表，选择下一跳节点V_i+1，具体包括：

节点V_i在接收到发送第一消息的信号之后，从所述第一消息中 获取目的节点的ID；

节点V_i根据所述状态信息表中的通信连接关系，确定邻居节点 集合，所述邻居节点集合为节点V_i的下一跳节点的集合；

节点V_i以预设最大发射功率向所述邻居节点集合中的所有节点 广播第二消息，所述第二消息包括节点ID以及位置坐标；

节点V_i在接收到第三消息之后，得到第三消息集合，所述第三 消息为邻居节点集合中的节点发送的第三消息，所述第三消息包括 节点ID、位置坐标及节点剩余能量；

节点V_i根据所述第三消息集合，将满足预设条件的第三消息对 应的节点选择为下一跳节点V_i+1。

可选的，所述节点剩余能量通过以下步骤得到：

根据预设初始能量及数据处理能耗，得到节点剩余能量，所述 节点剩余能量＝预设初始能量-数据处理能耗。

可选的，所述数据处理能耗通过以下步骤得到：

根据已转发数据的大小以及节点传输速率，确定数据处理时长；

根据已转发数据的大小以及预设的处理kbit数据的能耗E_elec， 得到已转发数据消耗的能量，所述已转发数据消耗的能量＝(E_elec) ×(转发数据的大小/kbit)；其中，k为预设值；

根据所述数据处理时长、预设的单位时间内放大器功放能耗 E_amp，得到放大器功放能耗，所述放大器功放能耗＝(E_amp)× 数据处理时长；

根据所述已转发数据消耗的能量及所述放大器功放能耗，得到 数据处理能耗。