[发明专利]一种无线传感器自适应网络休眠控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络中的休眠控制方法，具体地讲，涉及一种无线传感器自适应网络休眠控制方法。

背景技术

无线传感器网络(WSN)的设计目标是低功耗、高能量效率、低成本和低速率。WSN节点一般采用电池供电，通常会通过周期性休眠来降低节点功耗延长工作时间,当前WSN中的休眠控制方法一般采取如下两种方法：

第一种方法需要网络内的时钟同步：

首先，中心节点（簇头节点）周期性的广播时钟信息来维持网络内的时钟同步；

WSN中的节点接收到该信息后调整自身的时钟与中心节点同步，发送应答帧给中心节点，按照预设的时间间隔或接收网络内的活跃时间设置信息进入休眠状态，并在休眠结束后再次转入活跃状态。

中心节点接收到数据节点的应答帧后设置该节点状态正常，如果某节点长期没有应答则判断该节点已死亡，删除该节点。

该方法具有很高的时间精度和可靠性，但是需要网络内的所有节点周期性的进行时钟同步和校准，网络开销较大。当网络内节点数量很大时，该方法所需的网络开销非常可观。同时，该方法需要中心节点频繁的发送和接收数据，电量消耗较其它节点快。

第二种方法无需网络内的时钟同步：

如Zigbee协议的低功耗模式为例，在Zigbee网络中，只有终端节点能够设置为低功耗模式，路由节点和中心节点始终保持在活跃状态，这种方式网络开销小，终端节点的休眠和唤醒对网络没有影响，但是路由节点和中心节点电量消耗很大，一般需要外部供电。

此外，对于绝大多数无线传感器网络应用来说，只需要传感器节点间隔一定的时间间隔上传数据即可，对于时间精度要求不高，几十秒甚至几分钟的误差都是可以接受的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无线传感器自适应网络休眠控制方法，能够有效降低网络整体功耗，延长节点电池寿命。

本发明采用如下技术手段实现发明目的：

一种无线传感器自适应网络休眠控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）对网络接入点进行地址编号，网络接入点接收对应内网的传感器节点发送的数据；

（2）网络接入点按照节点地址编号依次作为网络管理主节点，负责网络的数据传输管理和休眠管理，在网络活跃期内根据网络数据情况动态调整活跃时间，并在活跃期结束时发送包含休眠时间信息的广播指令，网络进入休眠状态，网络内的节点关闭无线模块并启动定时器直至休眠时间结束并重新进入活跃期；

（3）数据中继节点加入网络后，网络接入点按照距离中继节点的距离确定网络级数，并将网络中的数据逐级上传至WSN服务器。

作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（1）的传感器节点的处理步骤为：

(1.1)传感器节点上电后首先侦听设定的无线信道，侦听时间Tnet为2*TnetDefault，TnetDefault代表系统设定的初始网络周期或者网络上传周期，如果超时没有接收到数据包，转步骤(1.2),否则转步骤(1.3);

(1.2)设置当前地址为传感器节点临时地址,连续发送传感器节点申请加入数据包ApplyNET，等待应答；

如果超时且没有接收到应答，进入休眠状态，等待随机时间，转步骤(1.1)；

如果收到应答ReApplyNET数据包，提取ReApplyNET数据包中的网络接入点地址信息Addr和子网内地址netaddr，网络休眠时间计数Tsleep和当前休眠时间计数Ttime以及信号强度信息，按照提取的信息设置本传感器节点子网地址为网络接入点地址信息Addr+0x01、子网内地址、网络休眠定时器，保持活跃状态,等待2*Tnet,如果收到其他网络接入点的应答信息，提取该应答信息的强度信息，如果新网络接入点的信号强度强于原网络接入点，替换原网络接入点信息，超时后发送加入网络数据包JoinNET给选择的网络接入点，加入网络，根据网络休眠时间计数Ts leep和当前休眠时间计数Tt ime设置并启动休眠定时器,进入休眠模式，根据转步骤(1.4)；加入网络后，休眠定时器首次休眠时间设为当前休眠时间计数Ttime，以后的休眠定时器的休眠时间设为网络休眠时间计数Tsleep；

(1.3)如果接收到网络接入点的休眠数据包AllSLEEP，等待随机时间后转步骤(1.2)；

如果接收到的数据包不是休眠数据包AllSLEEP，等待至接收到休眠数据包AllSLEEP，等待随机时间后转步骤(1.2)；