[发明专利]异步低占空比WSN中基于相长干涉的数据收集方法

说明书

本发明公开了异步低占空比WSN中基于相长干涉的数据收集方法，所述数据收集方法是将n个传感器节点随机地分布在一个面积为M×M平方米的区域内形成无线传感器网络，在传感器节点中至少包括Source节点、转发节点和1个Sink节点，除Sink节点外，无线传感器网络中的其他传感器节点都采用异步LPP机制进行睡眠调度，在网络初始化过程中，传感器节点会进行层次选择从而获取传感器节点到Sink节点的跳数，当有数据需要发送时，Source节点选择网络中苏醒的转发节点进行数据并发传输到Sink节点，并发传输完毕后，Source节点与转发节点返回到LPP睡眠调度状态。本发明可以有效的减少网络中的控制开销，提高数据包接收率，减少端到端延迟和网络能量消耗。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，尤其涉及异步低占空比WSN中基于相长干涉的数据收集方法。

背景技术

相长干涉应用到无线传感器网络(wireless sensor network，WSN)的数据传输中，可以实现数据的并发传输，且具有接近100％的数据包接收率和非常低的数据发送延迟，基于相长干涉的并发传输具有以下特点：(1)并发传输过程中，传输的是同一个数据包；(2)多个节点同时向同一个节点发送数据时，需要满足相长干涉的条件；(3)节点不会保存邻居和路由信息；(4)所有的节点都参与到并发传输中；因此，基于相长干涉的并发传输应用到数据收集协议中时，这样节点将无需维护邻居节点信息和路由状态信息，减少网络能量消耗，提高数据包接收率。但是并发传输需要所有的节点都参与到数据传输中，造成较大的能量消耗，因此，我们需要结合低占空比机制，仅需部分节点参与到并发传输中，不需要参与的节点进入睡眠，以减少网络的能量消耗。

然而，在环境监测、医疗领域等基于事件监测驱动的应用中，传感器节点往往不是进行连续和高频率的数据收集，而是当有事件(森林火灾等)发生时将状态消息或者收集到的信息发送到Sink节点(Sink节点，又称汇聚节点)，目前已有的数据收集协议主要是基于单播转发，以减少节点进行不必要的传输。在基于单播转发的数据收集协议中，节点从其邻居节点中选择父节点进行数据传输，最终将数据包路由到Sink节点。受环境、节点能量等因素影响，邻居节点的信息可能会实时发送变化。因此在这些协议中，为了保证路由的健壮性，节点需要定期进行邻居信息维护，维护过程所消耗的能量是比较大的，而在低占空比无线传感器网络中，节点与邻居之间并不是同时苏醒，维护过程将变得更复杂。因此，在低占空比无线传感器网络中，异步占空比机制不需要进行时钟同步，且不需要知道邻居节点的睡眠调度，可以更有效的延长网络生命周期。在异步占空比网络中，与LPL(Low PowerListen,低功耗侦听)机制相比，LPP(Low Power Probe,低功耗采集)机制适合于唤醒网络中一部分节点的应用场景，随着网络规模的增大，LPP机制性能会更好。因此在使用异步LPP机制的低占空比传感器网络中，我们提出了一种基于相长干涉的数据收集协议ADCCI(Asynchronous Duty Cycle and Constructive Interference)，Sink节点不需要保存和维护邻居信息，以减少端到端延迟和网络能量消耗。

发明内容

本发明的目的在于提供异步低占空比WSN中基于相长干涉的数据收集方法，根据本发明的数据收集方法可以有效的减少网络中的控制开销，提高数据包接收率，减少端到端延迟和网络能量消耗，为了实现上述目的，本发明采用以下技术效果：