[发明专利]一种综合考虑网络覆盖和能效的节点休眠调度方法和系统

权利要求书

1.一种综合考虑网络覆盖和能效的节点休眠调度方法，其特征在于，包括如下内容：

1)网络中所有节点通过发送和接收Hello消息来得到邻居节点工作状态和位置关系；

2)节点通过网络覆盖度和剩余能量来计算节点自身的调度优先级，并在邻居节点集合中发送和接收包含调度优先级的消息；

3)基于收集的调度优先级信息，任意节点s_i将其邻居节点划分为低优先级调度节点集合和高优先级调度节点集合两组节点，两个集合分别简称LSN和HSN；其中，LSN是比自身调度优先级低的邻居节点的集合，HSN是优先级比自身高的邻居节点的集合；

4)首先，节点s_i判断LSN组内邻居节点对自身的覆盖率是否满足阈值θ；如果满足，则节点s_i广播sleep message并进入休眠状态；否则，节点s_i随机等待一段时间并监听HSN组内邻居节点发送的active message；

5)然后，节点s_i继续判断LSN组内邻居节点和HSN组内转入工作状态的邻居节点对自身的覆盖率是否满足阈值θ；如果满足，则节点s_i广播sleep message并进入休眠状态；否则，节点s_i广播active message并进入工作状态。

2.根据权利要求1所述综合考虑网络覆盖和能效的节点休眠调度方法，其特征在于，所述节点休眠调度方法完整执行一遍为一轮次，所述节点休眠调度方法执行至少一轮次。

3.根据权利要求2所述综合考虑网络覆盖和能效的节点休眠调度方法，其特征在于，所述1)内容为每个轮次的开始，每个轮次开始，所有节点都置于未决策状态，每个节点给所有通信邻居节点发送包含自身位置和ID信息的Hello消息。

4.根据权利要求2所述综合考虑网络覆盖和能效的节点休眠调度方法，其特征在于，每轮次开始后所有节点按照休眠调度方法进行自我休眠调度，并且节点处于三种状态之一：未决策状态、工作状态、休眠状态，并且在该轮次内节点状态保持不变，到下一个轮次节点基于定时器唤醒重新执行休眠调度方法。

5.根据权利要求2所述综合考虑网络覆盖和能效的节点休眠调度方法，其特征在于，所述2)中，综合考虑网络覆盖度和剩余能量来计算节点自身的调度优先级的方法为：

节点s_i的调度优先级P(s_i)为:P(s_i)＝CA(s_i)/RE(s_i)，其中CA(s_i)为节点s_i的覆盖率，RE(s_i)为节点s_i的剩余能量。如果节点的调度优先级相同，则规定ID号越小的节点的优先进行休眠调度。

6.根据权利要求1所述综合考虑网络覆盖和能效的节点休眠调度方法，其特征在于，节点休眠调度方法用于目标区域监测的无线传感网应用场景。

7.根据权利要求1所述综合考虑网络覆盖和能效的节点休眠调度方法，其特征在于，节点根据自身获取的感知邻居节点的信息计算其感知区域被感知邻居节点覆盖的比率，简称覆盖率，并根据初始能量和能耗使用情况计算出自己的剩余能量，然后根据剩余能量和覆盖率自主进行休眠调度。

综合考虑连通性和覆盖度来定义网络寿命，连通性使节点收集到的数据信息有效传输到汇聚节点，而覆盖度使节点对目标监测区域的有效覆盖；

当无线传感网部署完毕后，传感节点将感知到的信息发送到基站，假定初始时基站能收集到信息总量对应的覆盖面积为Ω，随着时间的推移，当所有节点传输到基站的信息量对应的覆盖面积与初始覆盖面积Ω的百分比低于设定门限值Th时，即认为网络寿命终止；阈值θ的值越高，表明对目标监测区域的覆盖度要求就越高；当θ＝1时，表示要求感知信息对目标监测区域的完全覆盖；当θ＝0时，表示只有当基站完全收不到任何感知信息时，网络寿命才终止。