[发明专利]基于概率统计的无线传感器网络分布式休眠方法

说明书

技术领域

本发明属于通信网络技术领域，尤其涉及一种基于概率统计的无线传感 器网络分布式休眠方法。

背景技术

近年来，随着微电子技术和通信技术的不断进步，传感器节点逐渐朝着 微型化、智能化的方向发展。由这些体积小，成本廉价的传感器节点构成的 网络以其无处不在的感应、计算特点对物理世界进行有效的感知，进一步提 高了人类获取客观信息的能力，并广泛应用于军事、环境监测、智能家居、 建筑物监测以及医疗护理等多个领域，具有重要的研究价值及应用前景。

无线传感器网络通过部署在监测区域内的传感器节点收集周围环境信息 并将其发送给相关用户。在通常情况下，传感器网络节点能量有限且多以电 池进行供电。在某些特定环境下电池不易更换，当电池电量耗尽时节点死亡 并退出网络，由此可能导致网络的瘫痪。因此常常将能耗作为传感器网络研 究的主要因素之一。导致能量浪费的原因如下：1、碰撞，一个发送分组被损 坏后不得不被丢弃，随后进行的分组重传增加了能耗；2、分组旁听，节点接 收发送给其他节点分组时能量的消耗；3、控制分组开销，控制分组的发送和 接收需要消耗能量；4、空闲侦听，侦听接收可能发送却还没有发送分组的时 候需要消耗能量。在很多无限传感器网络应用中，很多节点大部分时间都处 在长时间空闲状态，这种情况下空闲侦听是网络能量浪费的决定因素。

为了减少由于空闲侦听造成的能量消耗，节点可以通过动态地关闭无线 射频功能来节省能量的开销，使部分节点进入休眠状态，在需要收发数据时 候才变为活跃状态。

目前无线传感器网络当中，一些节点采用簇头方式的区域休眠控制算法， 即维持簇内几个节点持续工作，其他节点轮流休眠唤醒。在这种休眠算法中， 应用场景对覆盖率要求越高，区域休眠控制算法对节点的区域约束半径要求 也越小。因此，在某些情况下，只有少数节点能够满足区域休眠控制的触发 条件，形成以簇为单位的集合。因此迫切需要一种更好的无线传感器网络分 布式休眠机制来弥补区域性休眠策略的不足。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种使无线网络传感器节点动态地关闭无线射频 功能的方法，用以减少由于空闲侦听造成的能量消耗；同时，克服现有无线传 感器网络分布式休眠机制区域性休眠策略的不足。

本发明的技术方案是，一种基于概率统计的无线传感器网络分布式休眠方 法，其特征是所述方法包括下列步骤：

步骤1：分布式休眠过程启动后，判断无限传感器网络中的待测节点是否 是正在使用的路由的中间节点或数据源节点，如果是，则执行步骤13；否则， 执行步骤2；

步骤2：所述待测节点从邻居节点列表中获取处于激活状态的邻居节点个 数，并根据分布式冗余判定准则，判断所述待测节点是否处于冗余状态；如果 是，则执行步骤3；否则，执行步骤13；

步骤3：所述待测节点向同层节点、所述待测节点的前向节点和所述待测 节点的后向节点发送休眠通告报文，并启动休眠通告定时器；

步骤4：所述前向节点收到所述休眠通告报文后，直接将邻居节点列表中 所述待测节点的工作状态修改为休眠状态；

步骤5：所述同层节点或所述后向节点收到所述待测节点发送的休眠通告 报文后，检查自己的邻居节点列表，判断所述待测节点是否是所述同层节点中 唯一处于激活状态的节点或者是否是所述后向节点唯一处于激活状态的前向 节点；如果是，则执行步骤6；否则，执行步骤9；

步骤6：所述同层节点或所述后向节点向所述待测节点发送休眠阻止报文， 禁止所述待测节点切换至休眠状态；

步骤7：所述待测节点在休眠通告定时器超时前，收到休眠阻止报文时， 检查被禁止休眠的节点地址是否是所述待测节点本身的地址；如果是，所述待 测节点将自动终止本轮休眠请求，跳至步骤13；否则，执行步骤8；

步骤8：所述待测节点将以所述被禁止休眠的节点的地址作为关键字查找 相应的邻居节点列表，并将所述被禁止休眠的节点的工作状态修正为激活状 态，跳至步骤13；

步骤9：所述同层节点或所述后向节点将邻居列表中所述待测节点的工作 状态改为休眠状态；

步骤10：在休眠通告定时器超时前，所述待测节点未收到休眠阻止报文， 所述待测节点设定休眠定时器，并关闭无线通信模块正式切换至休眠状态；