[发明专利]一种基于机会转发的认知无线传感器网络路由方法

权利要求书

1.一种基于机会转发的认知无线传感器网络路由方法，其特征在于，认知传感节点利用主用户的信道向网关汇报本地传感数据，传感节点根据本地的局部信息计算自己的用于表示其在网络中虚拟位置的等级，发送数据至比自己等级低的传感节点，或者接收比自己等级高的传感节点的数据；

在每个休眠-唤醒周期，认知传感节点CS执行以下步骤：

步骤1，频谱感知：CS检测主用户是否正在占用授权频段；主用户未占用授权频段，执行步骤2；否则，执行步骤8；

步骤2，载波监听：CS进行载波监听；当载波监听结果显示信道未被占用时，执行步骤3；当载波监听结果显示信道忙并且接收到前导码时，如果自身不满足转发条件，则执行步骤8，否则执行步骤6；当载波监听结果显示信道忙并且未接收到前导码时，执行步骤8；

步骤3，CS检测自身数据队列长度；当数据队列不为空时，执行步骤4；否则执行步骤8；

步骤4，广播发送前导码：CS在传输数据前，首先发送前导码，用于和邻居节点建立通信链路；

步骤5，数据传输：如果CS发送前导码的过程中接收到等级更低的邻居CS的响应ACK，则立即停止前导码的发送，并开始向该邻居CS发送数据包；如果数据包发送完成后接收到确认ACK，则表示数据包发送成功，执行步骤8；否则，表示传输失败，执行步骤7；

步骤6，前导码响应：当发送CS通信范围内符合转发条件的CS为多个时，其中最先唤醒的CS发送响应ACK，准备接收数据；其他符合转发条件的接收CS在检测到信道正忙之后，执行步骤8；如果接收到数据包，则发送确认ACK告知发送CS，执行步骤8；否则，进入步骤7；

步骤7，数据重传：若未到重传的最大次数或收到接收CS发出的ACK，执行步骤1；否则，执行步骤8；

步骤8，休眠：CS关闭射频收发器，同时打开超时定时器进行计时；计时结束后重新唤醒，执行步骤1；

所述前导码由多个微帧组成，微帧间有间歇，设定间歇时间与微帧持续时间相同，间歇时发送节点收听信号；定义T_m为前导码中微帧传输时间，r_m表示前导码中微帧的个数，其中T_pr为前导码持续时间；前导码中包含发送CS的等级，用于接收CS判断是否满足转发条件。

2.根据权利要求1所述的一种基于机会转发的认知无线传感器网络路由方法，其特征在于，所述转发条件为收到前导码的接收CS自身等级低于前导码中的等级。

3.根据权利要求1所述的一种基于机会转发的认知无线传感器网络路由方法，其特征在于，所述等级由节点的剩余能量E和平均成功传输时间决定。

4.根据权利要求3所述的一种基于机会转发的认知无线传感器网络路由方法，其特征在于，所述等级通过下式实现：R_i＝ω₁·E_i+ω₂·ASTT_i，其中ω₁≥0和ω₂≥0为权值，且满足ω₁+ω₂＝1；R_i表示节点i的等级，ASTT_i表示第i个认知传感节点的平均成功传输时间，E_i表示第i个认知传感节点的剩余能量。

5.根据权利要求4所述的一种基于机会转发的认知无线传感器网络路由方法，其特征在于，所述平均成功传输时间具体如下：ASTT_i＝(r_mT_m+2T_d+τ)×ETX_i，其中T_d表示数据帧的传输时间，τ为节点由睡眠转醒的时间，T_m为前导码中微帧传输时间，r_m表示前导码中微帧的个数，ETX_i为第i个节点的期望传输次数；ETX_i＝1/(1-p)^m+d，其中(1-p)^m+d为第i个节点传输成功的概率，p为误码率，m为微帧比特数，d为数据帧比特数。

6.一种无线传感器节点，其特征在于，包括处理器和存储设备，存储设备存储有程序，用于处理器加载并执行权利要求1至权利要求5中任一项所述的一种基于机会转发的认知无线传感器网络路由方法的步骤。