一種基于無線傳感中繼網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無線傳感中繼網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無線網(wǎng)絡(luò)傳感器是一種集傳感器、控制器、計算能力、通信能力于一身的嵌入式設(shè)備。它們跟外界物理環(huán)境交互，將收集到的信息通過傳感器網(wǎng)絡(luò)傳送給其它的計算設(shè)備，如傳統(tǒng)的計算機等。隨著傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、通信技術(shù)和半導(dǎo)體與微機電系統(tǒng)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，制造微型、彈性、低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)傳感器已逐漸成為現(xiàn)實。
[0003]無線網(wǎng)絡(luò)傳感器一般集成一個低功耗的微控制器(MCU)以及若千存儲器、無線電/光通信裝置、傳感器等組件，通過傳感器、動臂機構(gòu)、以及通信裝置和它們所處的外界物理環(huán)境交互。一般說來，單個傳感器的功能是非常有限的，但是當它們被大量地分布到物理環(huán)境中，并組織成一個傳感器網(wǎng)絡(luò)，再配置以性能良好的系統(tǒng)軟件平臺，就可以完成強大的實時跟蹤、環(huán)境監(jiān)測、狀態(tài)監(jiān)測等功能。
[0004]在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，一般不設(shè)立中心控制站，因而無線資源的使用不能進行集中式統(tǒng)一調(diào)度和分配，只能由各中繼站點自行決定是否、以及如何使用無線通信資源。中繼站點使用無線通信資源的規(guī)則和依據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)吞吐量、資源利用效率都有重要影響。不僅始發(fā)站點需要采用一定的規(guī)則來與相鄰站點競爭使用無線資源，而且中繼站點為了完成轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)也需要競爭使用無線資源，任何在使用無線資源時發(fā)生的沖突都將導(dǎo)致傳感數(shù)據(jù)無法正確或者及時地傳輸。而無線資源的競爭使用規(guī)則通常由中繼站點采用的媒體接入控制方法確定。
[0005]基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常會被設(shè)置在無需工作人員經(jīng)常在場的環(huán)境中，尤其是一些惡劣的環(huán)境中，以便完成相關(guān)感測任務(wù)。因此，在所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各個組成中繼站點無法得到實時維護的情況下，節(jié)能控制技術(shù)就顯得越來越重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提出一種基于無線傳感中繼網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能控制方法，所述節(jié)能控制方法包括對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各個中繼站點進行傳輸功率的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，具體包括
[0008]S1、當中繼站點有傳感數(shù)據(jù)要發(fā)送時執(zhí)行節(jié)能控制；
[0009]S2、當中繼站點沒有傳感數(shù)據(jù)需要發(fā)送時執(zhí)行節(jié)能控制。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述步驟SI的當中繼站點有傳感數(shù)據(jù)要發(fā)送時，節(jié)能控制方法包括:
[0011]Al、中繼站點A從本站點的計劃發(fā)送數(shù)據(jù)堆棧中取出傳感數(shù)據(jù),根據(jù)傳感數(shù)據(jù)中的目的地址，確定接收站點為該傳感數(shù)據(jù)中目的地址指向的站點B ；
[0012]A2、中繼站點A使用共用調(diào)制碼向接收站點B發(fā)送申請發(fā)送序列，中繼站點A開始計時，進入步驟A6 ；
[0013]A3、接收站點B使用共用調(diào)制碼接收并解調(diào)中繼站點A發(fā)送的申請發(fā)送序列，并通過解析得到申請發(fā)送序列的信干比SIRs，取出申請發(fā)送序列中始發(fā)站點的識別碼替換本接收站點B選定的識別碼；
[0014]A4、將步驟A3得到的申請發(fā)送序列信干比SIRs與傳感器網(wǎng)絡(luò)預(yù)設(shè)的信干比閾值SIRp進行比較，若SIRs < SIRp，則接收站點B不向中繼站點A發(fā)送允許發(fā)送序列，進入步驟A3 ;否則，接收站點B計算余量信干比SIRa，SIRa = SIRs_SIRp，并根據(jù)步驟A2所述申請發(fā)送序列中傳輸功率項的值PT，確定本接收站點B的傳輸功率為PT-f (SIRa)；
[0015]A5、接收站點B以步驟A4確定的傳輸功率PT_f (SIRa)向中繼站點A發(fā)送允許發(fā)送序列；
[0016]A6、如果中繼站點A在Tt時間內(nèi)收到接收站點B發(fā)送的允許發(fā)送序列，則進入步驟A7，否則，中繼站點A進入步驟A9 ；
[0017]A7、中繼站點A根據(jù)步驟A6接收到的允許發(fā)送序列中傳輸功率項的值，確定本中繼站點A在隨后向接收站點B發(fā)送傳感數(shù)據(jù)時，所使用的傳輸功率，該傳輸功率的值取允許發(fā)送序列中傳輸功率項的值；
[0018]A8、中繼站點A使用本站點A的識別碼和步驟A7確定的傳輸功率向接收站點B發(fā)送傳感數(shù)據(jù)，接收站點B使用步驟A3中確定的識別碼接收并解調(diào)傳感數(shù)據(jù)，然后向中繼站點A發(fā)送成功接收響應(yīng)序列；
[0019]A9、中繼站點A將傳輸功率增加delta(t)，并將申請發(fā)送序列中傳輸功率項的值增加delta (t)，當累計重復(fù)發(fā)送次數(shù)小于最大允許重復(fù)發(fā)送次數(shù)Rm，并且傳輸功率小于等于最大允許傳輸功率時，中繼站點A以增加delta(t)后的傳輸功率重新向接收站點B發(fā)送一次申請發(fā)送序列，并返回步驟A6，否則，將接收站點B作為無法完成通信處理；
[0020]A10、接收站點B無法完成通信，中繼站點A將傳感數(shù)據(jù)加入到本站點計劃發(fā)送數(shù)據(jù)堆棧中，重新進入步驟Al。
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述申請發(fā)送序列包含有類別項、始發(fā)地址項、始發(fā)站點識別碼項、目的地址項、以及傳輸功率項，其中類別項填入表示該序列為申請發(fā)送序列的識別碼，始發(fā)地址項填入中繼站點A的地址，始發(fā)站點識別碼項填入中繼站點A的識別碼，目的地址項填入接收站點B的地址，傳輸功率項填入中繼站點A發(fā)送申請發(fā)送序列所使用的傳輸功率PT，PT = Pp,Pp為中繼站點預(yù)設(shè)啟動功率，站點預(yù)設(shè)啟動功率Pp與傳感器網(wǎng)絡(luò)預(yù)設(shè)的信干比閾值SIRp之間滿足函數(shù)關(guān)系Pp = f (SIRp)，f()表示函數(shù)關(guān)系。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述允許發(fā)送序列包含有類別項、始發(fā)地址項、目的地址項、以及傳輸功率項，其中類別項填入表示該序列為允許發(fā)送序列的識別碼，始發(fā)地址項填入接收站點B的地址，目的地址項填入中繼站點A的地址，傳輸功率項填入步驟A5確定的接收站點B的傳輸功率值PT-f (SIRa)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述步驟S2的當中繼站點沒有傳感數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，節(jié)能控制方法包括:
[0024]B1、中繼站點A使用共用調(diào)制碼接收并解調(diào)控制序列，并通過解析得到接收控制序列的信干比為SIRs ;根據(jù)接收控制序列中類別項的值，判斷接收控制序列是否為申請發(fā)送序列，如果接收到的控制序列為申請發(fā)送序列，則進入步驟B2，否則，中繼站點A重新執(zhí)行步驟BI ；
[0025]B2、判斷本中繼站點A的地址與申請發(fā)送序列中的目的地址是否相同，若不相同，則中繼站點A判定路由擁塞，推遲At時間后，重新執(zhí)行步驟BI ;否則，取出申請發(fā)送序列中始發(fā)站點的識別碼替換本中繼站點A的識別碼；
[0026]B3、將步驟BI中得到的接收控制序列信干比SIRs與傳感器網(wǎng)絡(luò)預(yù)設(shè)的信干比閾值SIRp進行比較，如果SIRs < SIRp，則中繼站點A進入步驟BI ;否則，中繼站點A計算余量信干比SIRa，SIRa = SIRs_SIRp，根據(jù)步驟BI接收控制序列中傳輸功率項的值PT，確定本中繼站點A的傳輸功率為PT-f (SIRa)；
[0027]B4、以步驟B3確定的站點傳輸功率PT-f (SIRa)向步驟BI中