[发明专利]一种减少延迟敏感无线传感网络中端到端延迟的方法

权利要求书

1.一种减少延迟敏感无线传感网络中端到端延迟的方法，其特征在于：对于剩余能量充裕的远基站区域的节点，设置剩余能量系数ε，根据ε的值利用剩余能量提高远基站区域节点的占空比和传输半径；对于能量消耗紧张的近基站区域节点保持初始的占空比和传输半径不变。

2.根据权利要求1所述的一种减少延迟敏感无线传感网络中端到端延迟的方法，其特征在于：近基站区域为无线传感网络中距离基站为1跳的节点所在的区域，远基站区域为距离基站为1跳以上的节点所在的区域。

3.根据权利要求1所述的一种减少延迟敏感无线传感网络中端到端延迟的方法，其特征在于：剩余能量系数ε将远基站区域节点的剩余能量划分为两部分，一部分用于提高占空比，所需剩余能量为另一部分用于扩大传输半径，所需剩余能量为

确定节点的剩余能量系数ε的具体方法如下：

步骤1：设节点的初始占空比为λ，初始传输半径为r，初始情况下剩余能量系数ε_x＝0；

步骤2：计算节点的端到端延迟：

距离基站x米处的远基站区域节点的端到端延迟Ψ_tot的计算方法为：

其中σ为网络中的节点密度，S_x为节点的转发区域的面积，其计算方法为：

步骤3：计算节点的剩余能量：

距离基站x米处的远基站区域节点的剩余能量的计算方法为：

其中分别为距离基站为x米处的节点发送与接收的数据量，k是使得x+kr＜R的正整数，r为节点的传输半径，R为网络半径，p为包接受率，分别为距离基站为x_near米处节点发送与接收的数据量，x_near是指距离基站最近节点到基站的距离；为节点发送一个数据包的能量消耗，为节点接收一个数据包的能量消耗，为节点空闲等待状态的能量消耗；

步骤4：依据剩余能量和剩余能量系数提高节点的占空比：

距离基站x米处的远基站区域节点的占空比通过以下公式计算得到：

其中P_t为节点发送数据的功率，P_r为节点接收数据的功率，P_w为节点空闲等待的功率，T为一个周期的时间长度，z为节点发送和接收数据所需的周期个数；

步骤5：依据剩余能量和剩余能量系数提高节点的传输半径：

通过提高远基站区域节点的发射功率来调整其传输半径，距离基站x米处的远基站区域节点的发射功率通过以下公式计算得到：

其中为一个传感器节点所能达到的最大发射功率，t_b为节点发送一个信标帧的时间长度；t_d为节点发送一个数据包的时间长度；t_a为节点处于活跃状态的时间长度，t_s为节点处于睡眠状态的时间长度，t_a＝3t_b+t_d，t_s＝T-t_a；根据可调整的发射功率和给定的包接受率可以求出节点新的传输半径，如下式所示：

其中d₀为基准距离，PL(d₀)为基准距离下的损耗值，n表示路径损耗指数；

步骤6：按照所述步骤2的方法重新计算节点的端到端延迟Ψ_x；

如果Ψ_x＜Ψ_tot，则Ψ_tot＝Ψ_x，ε＝ε_x；

如果Ψ_x≥Ψ_tot，不做任何处理；

步骤7：ε_x＝ε_x+Δε，Δε为一个很小的步长值，重复所述步骤3-步骤6，直至ε_x＞1；

步骤8：得到使得节点端到端延迟近似最优的剩余能量系数ε。