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专利号: 2014102152973
申请人: 河海大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-11-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种长距离线型无线传感器网络跨层通信方法,其特征在于:包含以下步骤:

(1)对无线传感器网络采用双链式拓扑结构,每个汇聚节点仅与两个传感器节点进行通信;

(2)汇聚节点进行全网周期性时间同步;

(3)时间同步之后,各传感器节点均同步进行周期性侦听及睡眠,所述周期性侦听及睡眠依次包含侦听阶段和睡眠阶段,在侦听阶段,传感器节点通过发送时隙部署请求完成全网传感器节点的时隙部署,在睡眠阶段,传感器节点根据自身的时隙部署进行数据传输;

所述时隙部署请求为LS-RTS请求,所述LS-RTS请求包括RTS、链编号和数据发送时间,RTS里包含数据发送所需时间,链编号用于区别是否为同一路由路径上的传感器节点,数据发送时间是该传感器节点部署的数据发送时隙;

所述侦听阶段某一路由路径:源节点-传感器节点N1-…-传感器节点Nn-汇聚节点,n为自然数,完成时隙部署的具体过程是:a)所述源节点计算数据发送时间,广播LS-RTS信号;

b)传感器节点N1接收到该LS-RTS信号,部署时隙,并计算下次数据发送时间存到其对应的LS-RTS信号中,然后传感器节点N1调节发送功率使得源节点和传感器节点N2都在其通信半径内,发送本节点的LS-RTS信号;

c)当源节点收到传感器节点N1的LS-RTS信号时则认为步骤(3)的时隙部署请求发送成功,传感器节点N2收到传感器节点N1的LS-RTS信号时,重复步骤b),直至传感器节点Nn接收到来自传感器节点Nn-1的LS-RTS信号;

d)传感器节点Nn回复CTS信号给传感器节点Nn-1,以保证建立通信。

2.根据权利要求1所述一种长距离线型无线传感器网络跨层通信方法,其特征在于:每个传感器节点通过固定路由的方式向汇聚节点传输数据,即传感器节点路由的路径是已知的。

3.根据权利要求1所述一种长距离线型无线传感器网络跨层通信方法,其特征在于:每个传感器节点都将数据存储在自己的缓冲区,每个传感器节点都设置一个缓冲区数据量最大值,若传感器节点当前的缓冲区数据量超过该最大值,则表示出现网络拥塞,该传感器节点停止中继其他传感器节点的数据,并降低自身数据采集速率。

4.根据权利要求1所述一种长距离线型无线传感器网络跨层通信方法,其特征在于:传感器节点在传输数据时,将具有相同汇聚节点和相同数据类型的数据融合后再上传。

5.根据权利要求1-4任意一项所述一种长距离线型无线传感器网络跨层通信方法,其特征在于:所述步骤(2)中的时间同步采用粗粒度同步方式,由汇聚节点广播包含编号的一系列信标帧,以保证网内所有节点均至少接收到一个信标帧,传感器节点根据信标帧的编号计算唤醒时间,达到时间同步的目的。

6.根据权利要求1所述一种长距离线型无线传感器网络跨层通信方法,其特征在于:所述传感器节点在接收LS-RTS请求后,需要通过通信门限判决公式来判定是否具备通信条件,若具备通信条件,则部署时隙,若不具备通信条件,则当前传感器节点根据已知的所有节点的位置,找到能够参与通信的邻居节点,调节自身发射功率,使得两者之间可以建立通信;

所述通信门限判决公式:

其中,I=1表示具备通信条件,I=0表示不具备通信条件,εLS-RTS是信号LS-RTS的信噪比,εTH是该传感器节点的信噪比门限值,β是该传感器节点的当前缓冲区数据量,βmax是该传感器节点的缓冲区数据量最大值,Eres是该传感器节点的剩余能耗;Emin是该传感器节点的低能耗限制,d、ddes、dsrc分别表示当前传感器节点位置、汇聚节点位置、源节点位置。