[发明专利]一种无线传感器网络的节能方法及休眠决策系统

权利要求书

1.一种无线传感器网络的节能方法，具体包括如下步骤：

建立元胞自动机，所述元胞自动机具体为：A＝(S，k，N，F)，其中，S代表节点所有可能处于的状态，k代表节点的状态总数，N为节点邻居集合，F为状态转换规则，所述无线传感器网络中的每个节点具有一个独立决策的元胞自动机，元胞自动机根据邻居信息更新自己的邻居集合并根据状态转换规则进行决策，判断是否需要进行状态转换，所述节点所有可能处于的状态具体为：休眠状态、工作状态，即S＝{a，b}，其中，a代表休眠状态，b代表工作状态；

设t时刻元胞(i，j)的状态为S_i，j^(t)，其邻居节点状态之和定义为N_i，j^(t)＝∑S_i，j^(t)，其中某节点的邻居节点是指在该节点单跳通信范围内的节点。则t+1时刻元胞(i，j)的状态S_i，j^(t+1)＝F{N_i，j^(t)}，元胞自动机状态转换规则F如下：

1)从工作状态到休眠状态的规则：若S_i，j^(t)＝b，则

其中，work_flag表示工作状态标记值，work_flag＝a表示工作状态定时器没有超时，work_flag＝b表示工作状态定时器超时；K根据具体网络拓扑情况设置，表示休眠门限值，用于调节休眠强度；若决策S_i，j^(t+1)＝a，则启动休眠定时器，将休眠标记值sleep_flag设置为a，表示节点处于休眠状态并且不能进行状态转换，当休眠定时器超时时，将休眠标记值sleep_flag设置为b，表示节点恢复到工作状态；

2)从休眠状态到工作状态的规则：若S_i，j^(t)＝a，则

Si,j(t+1)=b,sleep+flag=ba,sleep_flag=a,]]>

若S_i，j^(t+1)＝b，则启动工作定时器，设置工作状态标记值work_flag为a，表示节点处于工作状态，不能进行状态转换，当工作状态定时器超时时，将工作状态标记值work_flag设置为b，节点根据状态转换规则中的工作状态到休眠状态规则，当邻居节点状态之和大于门限值K时进行状态转换，否则保持工作状态。

2.根据权利要求1所述的无线传感器网络的节能方法，其特征在于，所述的a＝0，b＝1。

3.根据权利要求1或2所述的无线传感器网络的节能方法，其特征在于，所述的休眠门限值K=MAXΣNi,j(t)2.]]>

4.一种无线传感器网络的休眠决策系统，包括IP层、MAC层，其特征在于，还包括元胞自动机层，所述元胞自动机层位于IP层和MAC层中间，具体用于实现如下过程：

当元胞自动机层收到从MAC层上传的报文时，元胞自动机层根据MAC层上传的源MAC地址查询邻居表，若源MAC地址已存在于邻居表，则更新邻居状态，生存时间值重置，若源MAC地址不存在于邻居表，则在邻居表中添加该邻居，完成后将报文上传给IP层，当某条邻居信息的生存时间值为0时，认为该节点进入休眠状态，工作状态的邻居总数减1；所述邻居表包含3列，分别为邻居MAC地址、生存时间值和状态值，每一行记录一个邻居节点的信息；所述生存时间值为一个整数值，表示邻居节点保持休眠状态持续的时间值；

当元胞自动机层收到从IP层下传的报文时，元胞自动机层根据状态转换规则中的从工作状态到休眠状态规则检测是否可以进入休眠状态，若邻居节点状态之和大于休眠门限值K并且工作状态标记值work_flag为b，则启动休眠定时器并进入休眠状态，若不符合该条件则将报文递交给MAC层进行发送；

对于处于休眠状态的节点，当休眠定时器超时，将恢复工作状态并且持续工作直到工作状态定时器超时判断是否进入下一次休眠状态。