[发明专利]能量收集型传感器网络中节点堆积数据的传输方法

说明书

本发明涉及传感器网络技术领域，公开了能量收集型传感器网络中节点堆积数据的传输方法，包括以下步骤：S1、将数据包分为P3优先级、P2优先级和P1优先级；S2、对数据堆积节点进行唤醒；S3、判断堆积数据包的优先级是否是P3优先级；S4、判断节点加大功率能否成功找到下一跳节点。本发明将节点根据自身剩余能量将数据包分为三种优先级，对每种优先级数据包动态处理数据堆积；若堆积数据包的优先级为紧急时,通过加大功率的方式发送；若堆积数据包的优先级为重要或正常时，采用同层转发的方式发送，以防止网络中节点会发生故障，无法正常转发数据，导致节点形成数据堆积，并采用堆积节点数据包缓冲区作为判别机制，避免堆积节点再次产生数据堆积。

技术领域

本发明涉及传感器网络技术领域，具体是能量收集型传感器网络中节点堆积数据的传输方法。

背景技术

能量收集型传感器网络采用能量收集技术和认知无线电技术来解决节点能量的不足和频谱资源的匮乏，实现网络持续有效工作；在能量收集型传感器网络中，节点数据在传输发送过程中容易产生堆积，进而影响数据的输送，因此需要解决节点数据在传输过程中堆积的问题。

现有的传输方法中最具代表性的是以下四种：PSL-MAC协议、QAEE-MAC协议、EH-MAC协议以及LEB-MAC协议；

在LEB-MAC协议中，信标传输下一个占空比的唤醒间隔，对于第一次监听接收方的信标的发送发来说，它没有事先的信息来告诉它什么时候该醒来等待；因此，发送方必须保持足够长的唤醒时间，以监听信标并获取接收方的时间表所需的信息；LEB-MAC协议根据接收节点的能量水平确定睡眠周期，这取决于能量的收集速率；节点根据自身当前的能量水平动态地规划自己的唤醒时间表，具有较高能量的节点睡眠间隔较短，而能量水平较低的节点选择较长的睡眠间隔来获取尽可能多的能量，其中能量水平是采用模糊逻辑设定的；LEB-MAC协议根据其能量水平在所有上游邻居之间进行自动负载分配，因为接收方根据其能量水平唤醒，能量较高的接收方唤醒次数较多，从而中继更多的数据包。

QAEE-MAC协议为数据包提供两种优先级，即高优先级和低优先级，当一个接收节点接收到多个发送节点的信标时，接收节点会根据发送节点的信标判断数据包的优先级，接收节点选择与高优先级数据包的节点进行通信，因此高优先级数据包比低优先级数据包传输得更快。当有多个接收节点唤醒，争相从一个发送节点接收数据时，接收节点的信标帧将同时发送，导致信标帧发生冲突。为解决这一问题，该算法根据发送方的优先级调整接收端的竞争窗口大小；争用窗口从0到CW_max变化；在一个时隙时间间隔内，每次检测到介质空闲时，后退计时器将递减BI（后退间隔）；一旦BI变为0，接收机就可以发送其信标帧。如果传输不成功，则认为发生了碰撞；在这种情况下，CW增加了一倍。

现有的这些MAC协议旨在最小化能耗，延长网络寿命，但忽视了提高网络性能，这种MAC协议不再适用于EH-WSN；且没有考虑到网络中节点会发生故障，无法正常转发数据，导致节点形成数据堆积；堆积节点处理堆积数据包后，此时自身处理能力并不是很好，但其他节点会继续向此节点发送数据，可能会致使该堆积节点再次产生数据堆积。

发明内容

本发明的目的在于提供能量收集型传感器网络中节点堆积数据的传输方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

能量收集型传感器网络中节点堆积数据的传输方法，包括以下步骤：

S1、节点根据自身剩余能量将数据包分为三种优先级，即P3优先级、P2优先级和P1优先级，依次对应着紧急、重要或正常，当节点是能量缺失节点时，此节点并不能正常转发数据，导致整个数据堆积区域的数据堆积在数据堆积节点处；

S2、通过预测机制选择唤醒模式对数据堆积节点进行唤醒，再判断发送节点是否接收到Rx信标，若没有接收到Rx信标，则继续判断数据包的优先级；