[发明专利]无线传感器网络中基于不等中继集合的数据传输调度方法

摘要

本发明公开了一种无线传感器网络中基于不等中继集合的数据传输调度方法，本发明的关键点在于依据无线传感器网络能量消耗特有的近基站能量消耗大，而远基站节点能量消耗小有大量能量剩余的特征，突破了以往研究中整个网络都选择相同数量中继节点的方法。在本发明方法中，对于远基站区域传输数据的节点，为其选择数量较大的中继节点。选择的中继节点数量越大，则节点需要等待中继节点醒来的等待时间越短，因而数据传输延迟越小，而且传输失败时，尝试传输的次数越多，因而提高了数据传输的成功率，也就数据传输可靠性高。因而，本发明方法相比现有方法在整体上能够在不降低网络寿命的情况下，提高数据传输的可靠性，降低数据传输延迟。

主权项

1.一种无线传感器网络中基于不等中继集合的数据传输调度方法，在无线传感器网络中，每个节点独立的采用工作/睡眠周期性轮换的工作模式，节点只有处于工作状态时才能进行数据传输；每一节点vi选择多个中继节点形成中继节点集合；节点vi需要传输数据包时，首先向中继节点集合中最先醒来的中继节点发起数据传输，如果不成功则等待中继节点中下一个醒来的节点发送数据，直到数据发送成功给中继节点，或者中继节点集合中的每一个中继节点都传输失败，则放弃此数据包的传送；其特征在于：确定节点vi的中继节点个数的方法如下：步骤1：设节点vi的初始的中继节点个数为δ′；步骤2：计算节点vi的能量消耗：节点v_i的能量消耗为的计算公式如下：d为节点v_i到基站的距离；其中：(1)表示节点用于低功耗监听状态的能量消耗功率；(2)tduty为一个占空比周期的时间；(3)表示接收一个数据包的能量消耗，有其中，ε_r为节点接收送数据包的功率，ε_t表示节点发送数据包的功率，S_p表示数据包发送所需时间；S_ak表示ACK窗口响应持续时间，S_r为前导持续时间；(4)为一个数据包发送数据包的能量消耗；的计算公式如下：其中，为占空比；(5)表示距离基站为d处的节点接收数据包的数量；(6)表示距离基站为d处的节点发送数据包的数量；步骤3：将初始的中继节点个数δ′加1，即：δ＝δ′+1，然后按前面的方法计算初始的中继节点个数δ′增加1后的节点v_i的能量消耗步骤4：如果则转步骤3，其中E_x0表示距离基站最近节点的能量消耗；如果则δ＝δ′‑1，进入下一步骤；如果Ex'＝Ex0,不作任何处理，进入下一步骤；步骤5：得到距离基站不同距离处中继节点的个数δ；其中，的计算公式为其中，εs为节点睡眠时的功率；表示节点发送数据所用的时间；表示节点接收数据所用的时间；的计算公式如下：其中表示距离基站为d处的节点发送数据包的数量，计算公式如下：是链路的可靠性，λ为节点感知的事件发生的概率，z表示当前节点距离基站有多少跳，表示向下取整；r表示节点发射半径，R表示网络半径；x′表示节点的感知距离；数据传输成功率函数qix表示节点vi与节点vx之间的链路质量；vx表示节点的第x个中继节点；qij表示vi与节点vj之间的链路质量，vj表示节点的第1、第2、…、第x‑1个中继节点;的计算公式如下：其中，为距离基站为d处的节点接收数据包的数量，