[发明专利]基于流量自适应的无线传感器网络S-MAC协议优化方法

权利要求书

1.一种基于流量自适应的无线传感器网络S-MAC协议优化方法，其特征是，它包括的内容有：多因素交叉控制的退避机制、基于流量自适应的占空比机制和基于流量自适应的功率控制机制，

1)所述的多因素交叉控制的退避机制

节点综合考虑了节点竞争信道失败次数、缓冲区队列长度和节点的剩余能量三个控制因素，当节点竞争信道失败次数越多时，节点接入信道的意愿越强烈，相应的节点的退避时间越小，且比缓冲区队列长度和节点的剩余能量有较高的优先级，当数据发生冲突时，节点重新根据节点竞争信道失败次数、缓冲区队列长度和节点的剩余能量三个控制因素得到其退避时间，直到数据发送成功，结束计算过程，退避时间T_backoff表示为：

其中，N为节点竞争信道失败次数；CW为竞争窗口值，根据节点周围邻居节点的个数来确定取值；η为权重因子；L为节点目前缓冲区队列长度值；L_max为节点缓冲区队列长度最大值；为节点当前的剩余能量；为节点的初始能量；是由物理层决定的一个时隙的长度；

节点确定退避时间之后，以广播的形式发送带有缓冲区队列长度值的数据包，以便后续网络平均流量因子的计算；

2)所述的基于流量自适应的占空比机制

选取网络平均流量因子作为控制因素，动态地调整节点的占空比，占空比D_new表示为：

其中，D为节点的初始占空比，设定为10％；D_min为节点占空比的最小值；D_max为节点占空比的最大值；L和H为网络平均流量因子的两个阈值，其中L＜H，网络平均流量因子表示为：

其中，L_max节点缓冲区队列所能缓存数据包个数的最大值，L_i为当节点i缓冲区队列中数据包的个数，n为节点周围邻节点的个数；

3)所述的基于流量自适应的功率控制机制

利用Friis公式和节点的接收功率门限值，求得两节点发送功率的最小值，这里选用一个指数函数与发送功率最小值相乘，指数函数的取值范围为1,2.71，其中在指数函数中引入网络平均流量因子作为控制因素，功率P表示为：

其中，P_tmin为节点利用Friis公式求得的两节点发送功率的最小值，为网络平均流量因子，其取值为因此，的取值范围为可取期间任意数值，P_max为节点发送功率的最大值；

节点确定了发送功率之后，就会发送数据，节点每发送一次数据要判断是否发生冲突，如果发生冲突，则节点重新确定退避时间，进行新的一轮的数据发送，如果节点没有发生冲突，当发送完成之后，节点进入休眠状态。