通过分组之间的延迟响应的无线传感器网络中的对等通信制造技术

一种用于在网络中的第一和第二节点之间发送数据的方法包括：（ａ）第一节点向第二节点发送起始分组，（ｂ）第一节点在发送起始分组的同时启动第一计数器，其中，第一计数器开始计数，（ｃ）响应于该起始分组，第二节点启动计时器，（ｄ）响应于计时器运行了预定延迟时间，第二节点启动第二计数器，其中，第二计数器开始计数，（ｅ）响应于第一节点确定累加的第一计数的数目对应于数据，第一节点使第一计数器停止并发送停止分组（从而仅在起始和停止分组之间的时间间隔发送数据），响应于停止分组，第二节点使第二计数器停止（并接收已发送的数据）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及无线传感器网络，并且更具体地涉及通过分组之间的延迟响应进行能 量高效的对等虚拟通信的无线传感器网络。
技术介绍
无线传感器网络是由于其广泛的应用而流行的一种新兴技术。典型的无线传感器 网络包括出于环境的物理感测和监视的目的而以自组织方式部署的传感器节点。通过无线 通信能力，这些传感器节点协作地将所感测到的数据从目标位置散布到目的地，该目的地 通常为数据收集和处理点。使用这种技术，在数据收集和处理点处的用户能够在没有实际 出现在目标位置处的情况下监视并探测广泛的地理区域。图1示出无线传感器网络10。无线传感器12被部署在围网(perimeter fence) 中。被检测到14的入侵者16的入侵将被传送到数据收集和处理点24且可以触发警报。无线传感器网络受到严重的能量约束，因为由电池为传感器节点供电。在Yujie Zhu和Raghupathy Sivakumar在德国科隆2005年8月28日 9月2日的MobiCom，05中 所著的 ““Challenges :Communicationthrough Silence in Wireless Sensor Networks，， 中，一种架构使用分组定时来发送信息以节省电池能量。在Zhu等人的作品中，接收机处的 计时器通过观察分组定时对来自发送机的数据进行计数。图5示出用于如在Zhu等人的作品中所述的那样从发送机节点32处发送并在接 收机节点34处接收控制分组的时间线30。发送机节点32发送36两位的起始分组以在接 收机节点34接收到42时启动接收机节点34处的计时器。一旦计数到η个计数的预期值 40，发送机节点32就发送38两位的停止分组，以在接收机节点34接收到44停止分组时立 即终止计时器。计时器所计数的数值作为已发送的信息被接受。将Zhu等人的作品中的通信方法称为通过延迟响应的虚拟通信(VOTR)。用于V⑶R 的主要动机是节能，因为在物理上不发送真实信息。VCDR中的功率效率应归于数据抑制。 通过仅使用起始和停止分组，两个无线传感器节点能够在不必在物理上发送数据位的情况 下交换数据。由于功率消耗与发送的数据位的长度成比例，所以VCDR中的数据抑制减少发 送和接收功率。Zhu等人对V⑶R提出了三种优化策略和五个挑战。第一优化策略是复用。起始和停止分组之间的静默时间间隔在不引起干扰的情况 下被另一对节点用来通信。第二优化策略是级联。发送机节点具有要发送到接收机节点的 多个数值并按升序布置这些值。第一通信会话中继最低的数值，并且后续通信会话通过使 接收机节点处的计时器从前一计数值起开始计数来中继较高的数值。这减少了中继数据的 总时间。第三优化策略是快速转发。接收机节点一旦接收到起始分组就将其重发到下游节 点而不等待停止分组。同样地，一旦接收到停止分组，接收机节点就将其重发到下游节点， 以便在接收机和下游节点处对同一值进行计数。挑战是成帧，其中必须确定要发送的数据的最佳长度。较短的数据由于更多的起5始和停止分组而导致较高的能量消耗，而较长的数据可以引入过度延迟。另一挑战是寻址。 向分组报头添加节点唯一地址增加了开销并降低了效率。另一挑战是排序。向起始分组添 加序列号增大了分组尺寸。附加挑战是竞争控制.虽然起始和停止分组相对较短，但可能 发生分组冲突。进一步的挑战是误差控制。V⑶R需要新的误差控制策略。V⑶R具有多个关键缺点。VCDR的第一缺点是发送机与接收机节点之间的时间同步。由于发送和传播变量而 引起的起始和停止分组之间的延迟变化能够容易地损坏数据并使VCDR不实用。V⑶R的另一缺点是缺乏误差控制技术。由于V⑶R是相对新且未知的通信计数，所 以现有误差控制技术是不够的。V⑶R的又一缺点是分组丢失。例如，停止分组的丢失可以促使接收机节点过多或 无限期地计数并进而损耗过多的能量。因此需要一种缓解与当前通信技术相关联的问题的在网络环境中以具有能量效 率的方式在节点之间通信的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于克服上述缺点的在网络中的第一和第二节点之间发送数 据的方法。该方法包括(a)第一节点向第二节点发送起始分组，(b)第一节点在发送起始分 组的同时启动第一计数器，其中，第一计数器在第一计数器开始之后的预定计数时间添加 第一计数，并且然后在最近的第一计数之后的计数时间添加另一第一计数以在第一计数器 运行的同时累加第一计数，(c)响应于该起始分组，第二节点启动计时器，(d)响应于计时 器运行了预定延迟时间，第二节点启动第二计数器，其中，第二计数器在第二计数器开始之 后的计数时间添加第二计数，并且然后在最近的第二计数之后的计数时间添加另一第二计 数以在第二计数器运行的同时累加第二计数，(e)响应于第一节点确定累加的第一计数的 数目对应于数据，第一节点使第一计数器停止并向第二节点发送停止分组，从而仅在起始 和停止分组之间的时间间隔发送数据，以及(f)响应于停止分组，第二节点使第二计数器 停止，并基于累加的第二计数的数目来确定数据，从而仅基于起始和停止分组之间的时间 间隔来确定数据。第一节点可以避免在起始和停止分组之间与第二节点通信。第一节点可以将数据编码成第一计数值并且然后响应于累加的第一计数的数目 达到第一计数值而向第二节点发送停止分组，并且第二节点可以将累加的第二计数的数目 解码成中间值并且然后将该中间值递增一以获得数据。因此，累加的第一计数的数目可以 比累加的第二计数的数目多一个。延迟时间可以少于计数时间。例如，延迟时间可以是计数时间的40%至50%，优 选地约为计数时间的50%。延迟时间还可以大于第一节点向第二节点发送分组与第二节点 从第一节点接收到分组之间的传播时间。延迟时间还可以降低由于第一节点向第二节点发 送分组与第二节点从第一节点接收到分组之间的传播时间的变化而引起的第二节点确定 数据的误差灵敏度。第一节点可以将填充位附加于数据并使第一计数器停止，并且然后响应于第一节点确定累加的第一计数的数目对应于该数据和填充位而向第二节点发送停止分组， 并且第二分组可以基于累加的第二计数的数目来确定数据和填充位并且然后通过删除 (stripping)填充位来确定数据。填充位可以具有约在最大值与最小值中间并与数据无关 的预定值。例如，填充位可以具有被设置为第一二进制值的最高有效位和被设置为第二二 进制值的剩余位。填充位还可以具有比起始和停止分组更大的位长。例如，填充位可以是 三位并且起始和停止分组每个可以是两位的。填充位还可以降低由于第一节点向第二节点 发送分组和第二节点从第一节点接收到分组之间的传播时间的变化而引起的第二节点确 定数据的误差灵敏度。第二节点可以向第一节点发送确认分组且使第二计数器停止并响应于累加的第 二计数的数目小于预定计数限度而确定数据，并向第一节点发送非确认分组且使第二计数 器停止，并响应于累加的第二计数的数目达到计数限度而不确定数据。第一节点可以响应 于非确认分组向第二节点重新发送起始和停止分组。第一节点还可以响应于发送停止分组 而进入省电模式并响应于接收到确认和非确认分组中的任何一个而退出省电模式。第一和第二节点可以是运动检测器且网络可以是响应于第一和第二节点中的任 何一个检测到入侵者的运动而触发警报的对等无线传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在网络中的第一和第二节点之间发送数据的方法，包括：所述第一节点向所述第二节点发送起始分组；所述第一节点在发送所述起始分组的同时启动第一计数器，其中，所述第一计数器在所述第一计数器开始之后的预定计数时间添加第一计数，并且然后在最近的第一计数之后的所述计数时间添加另一第一计数以在所述第一计数器运行的同时累加第一计数；响应于所述起始分组，所述第二节点启动计时器；响应于计时器运行了预定延迟时间，所述第二节点启动第二计数器，其中，第二计数器在所述第二计数器开始之后的所述计数时间添加第二计数，并且然后在最近的第二计数之后的所述计数时间添加另一第二计数以在所述第二计数器运行的同时累加第二计数；响应于第一节点确定累加的第一计数的数目对应于所述数据，所述第一节点使所述第一计数器停止并向所述第二节点发送停止分组，从而仅在所述起始和停止分组之间的时间间隔发送所述数据；以及响应于所述停止分组，所述第二节点使所述第二计数器停止，并且基于累加的第二计数的数目来确定所述数据，从而仅基于所述起始与停止分组之间的时间间隔来确定所述数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浚壕，宋文喜，张莉莉，
申请(专利权)人：南洋理工大学，新加坡科技劲力私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]