[发明专利]基于节点协同的邻居发现方法

说明书

本发明公开了一种基于节点协同的邻居发现方法。本发明根据低占空比无线传感器网络的特点，设计了一种基于节点协同的邻居发现方法。该方法基于信号的接收强度将特定距离阈值内的节点视为一个协作组，并对组中所有节点的苏醒时隙进行重新规划，使得组内节点共同负责该协作组的苏醒时刻表的苏醒任务。同时，该方法研究了能最大化协作组能效的最佳组规模，定量分析了对协作组能效影响不可忽略的因素，并推导了使协作组能效最优的所有参数的最佳值。相应的，该方法设计了一套协作组管理机制，协作组整个生命周期包括组建小组、组信息共享、小组协作及解散小组。该邻居发现方法在保证节点苏醒时刻表的完整性的同时，可以有效减少低能效的苏醒时隙。

一、技术领域

本发明涉及无线传感网技术领域，尤其涉及传感网中节点协同，具体是一种基于节点协同的邻居发现方法。

二、背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)技术与物联网 (Internetof Things,IoT)技术密切相关，是IoT的技术支撑之一，应用非常广泛。WSNs通过无线链路传递一组空间分散的专用传感器从某个场景收集的物理信息，这些传感器由自配置的、无需基础设施的无线网络相连接，数据通过多个节点转发，并通过网关将数据传输到其他网络，可以协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，实现数据的采集量化、处理融合、传输及应用。由于WSNs中传感器成本低、体积小、能量受限等限制因素，其传感器能耗、整个传感器网络寿命等问题备受研究人员关注。作为WSNs组网和路由的先决条件，邻居发现问题是WSNs的重要研究方向。研究表明，当传感器节点工作时，无线通讯模块的大量能量都被用于节点信号侦听，然而中间包含了许多无效侦听(称之为空闲侦听)，既无侦听结果也浪费大量能量。为了尽量避免上述情况，传感器节点一般采用低占空比(Low dutycycle,LDC)工作模式，用于减少节点的空闲侦听状态。在LDC工作模式下，节点周期性地在少量时间苏醒，在其余时间一直处于休眠模式。由于睡眠状态下节点无法进行发送、接收、侦听数据，仅节点计时器正常工作，因而能量消耗减少。这种情况下可以有效延长传感器节点和整个WSNs生命周期。然而，传感器节点采用LDC工作模式后，两个物理邻居节点可能并不会在同一时刻苏醒，这在一定程度上加大了节点间的邻居发现的难度，并会导致较长的发现延迟，这在某些通信延迟敏感的网络中是非常难以忍受的。因此LDC下的邻居发现算法必须要在邻居发现概率、能量消耗和发现延迟之间进行平衡取舍。