[发明专利]一种高效节能的传感器网络数据传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器网络技术领域，具体涉及一种高效节能的传感器网络数据传输方法。

背景技术

传感器网络中的传感器节点一般采用电池供电，由于工作环境恶劣、复杂，电池耗尽后很难更换，能量十分有限，能量有效性是衡量传感器网络数据传输协议性能优劣的重要的标准之一。现有的数据传输协议采用了各种算法，来节省传感器节点的能量，使网络在有限的能量条件下尽可能工作更长的时间，延长网络寿命。传感器网络主要在感知、处理和通信这三方面消耗能量，而且通信消耗的能量所占比例最大。因此，减少通讯量是降低节点能量消耗最有效的方式。

传统的数据传输技术把要发送的数据作为二进制字符串来发送，称为EbT(Energy based Transmissions)。Zhu和Sivakumar提出了传感器网络数据传输协议CtS(Communication through Silence)及其优化方法Multiplexing、Cascading、Fast-forwarding等，不是把数据作为二进制字符串按位发送，而是采用计时的方式来表示信息。节点先发送一个开始信号，然后计时等待到与要发送的数据相同的时间后，再发送一个结束信号。这样只用两个信号就可以发送任意长度的数据，极大节省网络能量。

Chen Jinniu等人提出ALEB(Adaptive Latency-Energy Balance)，采用乘-除法调整等待的时间，消减了节点间时钟不能完全同步的影响，减少了数据传输的延时。Chen等人提出VarBaTaC(Variable-Base Tacit Communication)，结合CtS和传统的数据传输方式，减少了CtS的传输延时。

传统的EbT数据传输协议没有改变信息按位传输的本质，它必须保证全部数据的传输，难以进一步减少通讯量。CtS虽然极大减少了数据传输量，节省了能量，却带来了较长的延时。此外，CtS要求传感器节点间的时钟完全同步，在实际部署的传感器网络中，这种同步要求一般难以满足。ALEB和VarBaTaC算法都是通过调整计时的开始信号和结束信号之间的等待时间，来减少延时，没有改变顺序等待与数据长度相应时间的传输规则，难以进一步提高性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决传感器网络能量有限，数据传输消耗大量能量的问题，提供一种基于数据分段、计时和多频传输的传感器网络数据传输方法EET(Energy Efficient Transmission)，该方法能够减少传感器网络数据传输量，降低网络能耗，具有高效节能的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，一种高效节能的传感器网络数据传输方法的发送方法，包括如下步骤：

(1)设定计时的单位时间间隔，设定等待时间t；

(2)将要传输的二进制字符串转换成十进制数据；

(3)将十进制数据按位进行划分，分成仅有个位数的小数据；

(4)从高位至低位依次发送小数据，发送时，发送端的传感器节点先发送一个开始信号，并开始计时，计时的单位时间间隔数目等于要发送的小数据的数值，计时结束再发送一个结束信号，表示该小数据传送完毕，接下来立刻发送下一个小数据，直到全部小数据发送完毕；

(5)该数据传送完毕后，等待时间t，再重复步骤(2)-(4)继续传送下一个数据。

一种对应上述传感器网络数据传输方法的接收方法，包括如下步骤：

(1)采用与发送端相同的计时的单位时间间隔和等待时间t；

(2)接收端的传感器节点收到开始信号开始计时，收到结束信号结束计时，接收数据即为计时时长所包含单位时间间隔的数量；

(3)接收端的传感器节点收到结束信号后，立刻收到开始信号，表明数据尚未接收完整，其不对收到的数据进行处理；接收方的传感器节点收到结束信号，等待时间t后，才有新的开始信号到来或者没有其它信号到来，表明数据接收完整，其根据小数据接收顺序，从高位到低位，排列组合等待时间t之前接收到的、尚未处理的数据。

本发明的高效节能的传感器网络数据传输方法采用多频段传输。

频段的选择方法为：将传感器节点可以使用的频段ID进行编号；同一数据采用相同的频段，不同的数据可以采用不同的频段；频段循环使用，先空闲的频段先使用，如果两个以上频段同时空闲，按照频段ID顺序，依次使用。