[发明专利]脐橙果园监测节点的基于随机深度的自适应休眠方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信和物联网技术领域，具体涉及无线传感器网络中的节点休眠节能术。

背景技术

无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、分布是信息处理技术和无线通信技术，在军事侦察、环境科学、医疗卫生、工业自动化、商业应用等方面具有广泛的应用前景。由于现在节点能量供应问题没有得到很好的解决，节点本身不能补充能量或补充不足，因此无线传感器网络需要首先考虑节能，其次为可扩张性，最后才考虑到网络效率，如网络的公平性、实用性、网络吞吐量以及带宽利用率等。在事件驱动型无线传感器网络中，为了保持一定的冗余性和可靠性，通常将大量传感器节点部署在监测区域内，而查询任务会引发监测区域内多个节点同时对目标进行信息收集并传送数据。S-MAC协议提出让节点进行同步休眠的方法来节省能量，通过邻居节点来协商一致性休眠调度机制，因而在同步休眠周期结束后多个节点可能会同时监测到一个事件，竞争信道以发送数据，易造成事件发生区域的节点同时竞争频繁，需要较长时间来调整竞争窗口值，造成通信时延增大，且时延会在每跳中积累，同时各节点的休眠时长固定，不能动态改变。T-MAC协议针对S-MAC协议存在通信延迟累加等问题进行改进，如果在规定时间内未发生激活事件，则节点认为信道空闲，进入休眠状态，而且每一帧中的活跃时间可根据网络流量动态调整以增加休眠时间，但在低负载时,TA监听带来的能量损耗、早睡等问题。

发明内容

本发明的目的是，提供给一种在事件驱动型无线传感器网络中可降低分组碰撞概率和提高节点能量效率的自适应休眠方法，通过节点随机选择不同休眠深度来获取不同的休眠时间，以缓解邻近区域内节点结束休眠后同时进行数据传输所引起的分组碰撞，减少了调整竞争窗口值的时间，并降低因空闲监听和额外侦听信道造成的能量消耗，并建立马尔科夫链模型来分析休眠深度间隔时间的优化值。

为解决上述发明目的，本发明所采用的技术方案包括：将时间划分为连续的帧后，帧内分为活动阶段和休眠阶段。处于活动阶段的节点在MT_slot时间内一直空闲且无数据需发送，则进入休眠过程，以降低节点的能量消耗。节点进入休眠阶段时将随机选择一个休眠深度n(0≤n≤N-1)，则休眠时间为T₀+nT_Δ，其中T₀为基本休眠时间，T_Δ为休眠深度的间隔时间，在休眠阶段内节点关闭无线通信模块并缓存采集到的数据。若在休眠结束后收到上层发来的需要发送的数据包或目的节点为自身的CTS帧，则节点进入退避过程来发送该数据，否则进入等待过程。