申请/专利权人：中南大学

申请日：2022-03-09

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN114599077B

主分类号：H04W52/02

分类号：H04W52/02;H04W72/044

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2022.07.01#实质审查的生效;2022.06.07#公开

摘要：本发明公开了一种基于数据流预测的占空比自适应调整方法。无线传感器网络中的节点可分为热区节点和非热区节点。热区节点承担了网络当中大部分接收和转发工作，因此这一部分的节点剩余能量很少，采用改进的接收方发起的数据接收模式，其占空比采用更小的占空比并按需使用。非热区节点相较于热区节点有较多能量剩余，因此通过预测其剩余能量以及需要处理的数据包个数来适当增加占空比。依据节点所处网络位置的不同而采用不同的介质访问控制协议实现提高网络寿命、降低网络延迟的双重目的。

主权项：1.一种应用于无线传感器网络的基于数据流预测的占空比自适应调整方法，其特征在于：1步骤一：在无线传感器网络中，依据节点所处网络位置的不同而采用不同的介质访问控制MAC协议，以实现提高网络寿命，降低网络延迟的双重目的；首先，将节点分为距离基站一跳范围内的热区节点以及距离基站大于一跳的非热区节点；其次，对于非热区节点，其MAC数据传输协议采用由发送方发起数据传输的机制，由于其剩余能量较多，通过预测其剩余能量以及需要处理的数据包个数来适当增加占空比，以减少延迟；而对于热区节点，由于它们能量消耗严重，其MAC数据传输协议采用改进的接收方发起的数据接收模式，其占空比采用更小的占空比并按需使用，接收方醒来后，如果需接收数据包则可一直接收并超过其分配的占空比，若没有数据接收则立即转入睡眠，以减少其能量，提高网络寿命，2步骤二：针对有较多剩余能量的非热区节点，采用由发送方发起数据传输的机制，并通过模型计算其能量消耗以及数据量即可获得自适应调整后的占空比；距离基站l米的节点能量消耗可由下式计算： 其中Es为节点的发送能量消耗，Er为节点的发送能量消耗，Er＝Ta2ωi+τbωr+τbωs+τpωr+τbωs；Eidle为节点的发送能量消耗，Eidle＝Taωi；T为节点的周期时长，Ta为节点周期内保持工作状态的时长，占空比ε＝TaT；τb为节点发送接收先导包ACK消息所需时长，τp为节点发送接收数据包所需时长，ωi为节点保持低功率监听状态功率，ωs为节点发送功率，ωr为节点接受功率，TOne-loop为网络中一轮数据传输的时长，为距离基站l米远的节点需要处理的数据包数量；自适应占空比ε′可由下式计算得到： 该式由推算而出，式中Einit为无线传感器网络节点的初始能量，为距离基站lm的节点的剩余能量；3步骤三：节点在无数据传输时采用较小占空比，有数据传输时则按需延长工作时间，且由接收方发起数据接收；首先，能量紧张的热区节点按照初始设置进行周期性地睡眠苏醒；节点苏醒后，先广播一个先导包消息，当节点需要接受数据时该先导包可以告知发送方建立连接，当节点需要发送数据时发送该先导包意为请求与基站建立连接；其次，节点监听信道，时长为τb，τb为节点发送接收先导包ACK消息所需时长；若此时未收到数据包，则立即转入睡眠状态，此时节点的占空比为若节点收到了来自其他节点的数据包，则可按需延长工作时间以便完成数据接收发送过程，当断开连接后节点立即转入睡眠状态；综上，其能量消耗公式如下： 其中为节点的发送能量消耗，为节点的发送能量消耗，为节点的无须处理数据时的能量消耗，式中其他参数与之前所给含义一致。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中南大学 一种基于数据流预测的占空比自适应调整方法

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