[发明专利]一种无线多跳网络的能耗降低方法

说明书

本发明涉及一种无线多跳网络的能耗降低方法，其一方面通过使用TDMA(时分多址接入)大大缩短了节点空闲监听期、避免了冲突的发生，从而大大降低了由于空闲监听带来的能量消耗以及消除了由于冲突带来的能量消耗；另一方面使用bitmap(位图)方案避免部分节点频繁工作，达到均衡整个网络中节点能耗、延长无线多跳网络寿命的目的。

技术领域

本发明涉及网络传输领域，具体涉及一种无线多跳网络的能耗降低方法。

背景技术

无线多跳网络是由大量的无线节点(以下简称节点)通过自组织的方式连接而成的网络。节点对周围环境的数据进行采集和处理，并通过多跳交付的方式传输给监控中心，使得用户能够远程获取数据。节点通常采用自给供电的方式工作，一旦出现能量耗尽，已经建立的网络拓扑将可能受到破坏，从而影响数据的交付。因此，减少节点能量消耗是延长无线多跳网络寿命的关键因素。

节点的能耗主要来源可以归纳为以下几方面：

一、冲突；当两个或两个以上的发送节点同时向同一个目的节点发送数据时，数据在目的节点处将发生冲突，从而造成数据的无效发送。一方面，数据间的冲突使得目的节点无法对数据完成正确的解码，浪费了目的节点接收数据时消耗的能量；另一方面，也造成了发送节点能量的无谓消耗。

二、过听，电磁波具有以信号源为球心向四周扩散的传播特性。受此特性影响，无线多跳网络中的节点经常会接收到与之无关的数据或信号，对此类信号的接收亦会造成能量的浪费。

三、开销；无线多跳网络通常会使用各种控制协议来减少冲突或过听的发生，节点处理此类控制协议消息时会形成能量消耗。

四、空闲监听；无线多跳网络中，当节点不清楚何时有数据接收时，节点一直监听信道，等待接收可能到达的数据。

由此可见，欲降低节点的能量消耗，延长无线多跳网络的寿命，可以从以上四个方面入手减少能量消耗，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线多跳网络的能耗降低方法，其降低了无线多跳网络中的节点的能量消耗，且均衡无线多跳网络中节点的能耗，延长了无线多跳网络的寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种无线多跳网络的能耗降低方法，其包括：

步骤1、无线多跳网络的节点设置

步骤1.1、根据最小MAC地址优先的原则，从无线多跳网络的节点中选举出簇首；

步骤2、时隙的指派

步骤2.1、初次指派

簇首将广播1个TS_assign消息通知所有簇成员；TS_assign消息中的时隙数量和簇成员节点数量一致；簇成员节点在指派的时隙发送、接收数据；

TS_assign消息包含了每个节点的发送标记符T_F、发送时隙T、接收标记符T_R、接收时隙；当某一节点的发送标记符T_F被标记为'1'时，表示该节点可以在T域中指出的时隙发送数据；当某一节点的发送标记符T_F被标记为'0'时，则不能发送数据；当某一节点的接收标记符T_R被标记为'1'时，表示该节点可以在R域中指出的时隙接收数据；当某一节点的接收标记符T_R被标记为'0'时，则不能接收数据；

簇成员节点间的消息交付需要簇首转发，当簇首接收到数据后，返回ACK_T消息进行确认，并在下一个TS_assign消息中将该成员对应的T_F标记为'0'；再根据TS_assign消息中时隙安排，簇首将数据在相应的时隙转发给相应的簇成员节点，相应的簇成员节点收到了簇首转发的数据消息后返回ACK_R消息确认，簇首则在下一个TS_assign消息中将该簇成员节点对应的R_F标记为'0'；