低耗能传感器节点睡眠方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种低耗能传感器节点睡眠方法，包括如下步骤：a.设定每轮周期、迭代次数、能量门限值、网络延时及网络基本延时；b.从网络内传感器节点中选择休眠节点、工作节点；c.确定本轮周期需要正常工作的节点；d.对于本轮周期需要正常工作的节点，将感知数据、处理数据储存到其存储模块，并唤醒本节点；e.将所述感知数据及所述处理数据发送完毕后，本节点再次进入休眠状态。本发明专利技术还涉及一种低耗能传感器节点睡眠系统。本发明专利技术能够在满足网络延迟的情况下，维持最少数目的节点正常工作，实现整个网络的低耗能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低耗能传感器节点睡眠方法及系统。
技术介绍
无线传感器网络是由大量具备感知、传输数据，处理以及无线传输功能的传感器组成。无线传感器节点感知数据并以多跳的方式转发数据给基站。传感器通常都是由电池供电，部署在偏远或者人迹罕至的地方。因此，最小化能量消耗，以便使传感器网络的生命周期最大化至关重要。传感器节点的功率消耗主要在通信及信息收集方面。一般来说，四个主要的通信状态分别为传输、接收、监听及睡眠。Matthew指出，81mW、30MW、30MW和0.003mW分别为上述四种状态的功率水平。显然，监听时的能源消耗是整个的能量消耗很大的部分。事实上，在特定的环境中，不必要时刻维持所有节点清醒地监听。然而，现有的睡眠调度方案并没有很好的解决上述问题。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种低耗能传感器节点睡眠方法及系统。本专利技术提供一种低耗能传感器节点睡眠方法，该方法包括如下步骤：a.设定每轮周期、迭代次数、能量门限值、网络延时及网络基本延时；b.从网络内传感器节点中选择休眠节点、工作节点；c.确定本轮周期需要正常工作的节点；d.对于本轮周期需要正常工作的节点，将感知数据、处理数据储存到其存储模块，并唤醒本节点；e.将所述感知数据及所述处理数据发送完毕后，本节点再次进入休眠状态。其中，所述能量门限值为维持节点正常运作的最低能量值；所述网络延时为网络传输的实际延时；所述网络基本延时为网络延时的最低要求。所述的感知数据指直接发给本节点的数据；所述的处理数据指由别的节点发来的数据。所述的步骤c具体包括：比较网络延时Di与网络基本延时Dm要求的门限值。如果小于门限值，则增加休眠节点的数目，即让上述选择的工作节点中的一部分节点进入休眠状态；反之如果大于门限值，则减少休眠节点的数目，即让上述选择的休眠节点中的一部分节点进入工作状态。当节点剩余能量小于能量门限值D时，该节点无法维持下一轮节点的正常能量消耗，则更新该节点。直到Di≤Dm，Wi数目最小，以确定本轮周期需要正常工作的节点。所述的传输模块为无线收发天线。本专利技术提供一种低耗能传感器节点睡眠系统，包括设定模块、选择模块、处理模块、感知模块、存储模块、睡眠模块及传输模块，其中：所述设定模块用于设定每轮周期、迭代次数、能量门限值、网络延时及网络基本延时；所述选择模块用于从网络内传感器节点中选择休眠节点、工作节点；所述处理模块用于确定本轮周期需要正常工作的节点；所述感知模块用于获取外界的感知数据，及当检测到有下游链路发送过来的处理数据即将到达本节点时，唤醒睡眠模块，使节点进入正常工作状态；所述存储模块用于存储获取的感知数据及别的节点传送过来的处理数据；所述传输模块用于在睡眠模块唤醒后将存储模块内的所述感知数据及所述处理数据发送给后跳邻居节点；所述睡眠模块用于在没有被所述感知模块唤醒前使本节点处于休眠状态，在传输模块将所述感知数据及所述处理数据发送完毕后，使本节点再次进入休眠状态。其中，所述能量门限值为维持节点正常运作的最低能量值；所述网络延时为网络传输的实际延时；所述网络基本延时为网络延时的最低要求。所述的感知数据指直接发给本节点的数据；所述的处理数据指由别的节点发来的数据。所述的处理模块具体用于：比较网络延时Di与网络基本延时Dm要求的门限值。如果小于门限值，则增加休眠节点的数目，即让上述选择的工作节点中的一部分节点进入休眠状态；反之如果大于门限值，则减少休眠节点的数目，即让上述选择的休眠节点中的一部分节点进入工作状态。当节点剩余能量小于能量门限值D时，该节点无法维持下一轮节点的正常能量消耗，则更新该节点。直到Di≤Dm，Wi数目最小，以确定本轮周期需要正常工作的节点。所述的传输模块为无线收发天线。本专利技术所提供的低耗能传感器节点睡眠方法及系统，在满足网络延迟的情况下，维持最少数目的节点正常工作，而其他节点保持睡眠状态，从而最大限度的减少整个网络的能量消耗。附图说明图1为本专利技术低耗能传感器节点睡眠方法的流程图；图2为本专利技术低耗能传感器节点睡眠系统的运行环境示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本实施例针对一个传感器节点进行描述。参阅图1所示，是本专利技术低耗能传感器节点睡眠方法较佳实施例的作业流程图。步骤S401，设定每轮周期为T，迭代次数为R，能量门限值为D，网络延时为Di，网络基本延时为Dm。网络内传感器节点的数目为n，S为休眠节点Si的集合，W为工作节点Wi的集合，C为簇头节点的集合。其中，所述传感器节点由休眠节点、工作节点和簇头节点组成；所述能量门限值为维持节点正常运作的最低能量值；所述网络延时为网络传输的实际延时；所述网络基本延时为网络延时的最低要求。步骤S402，从n个网络内传感器节点中选择数目为n/2的节点为休眠节点，其余节点作为工作节点。其中，所述休眠节点从上一轮周期的工作节点中选取，所述工作节点从上一轮周期的休眠节点中选取。步骤S403，比较网络延时Di与网络基本延时Dm要求的门限值。如果小于门限值，则增加休眠节点的数目，即让上述选择的工作节点中的一部分节点进入休眠状态；反之如果大于门限值，则减少休眠节点的数目，即让上述选择的休眠节点中的一部分节点进入工作状态。当节点剩余能量小于能量门限值D时，该节点无法维持下一轮节点的正常能量消耗，则更新该节点。直到Di≤Dm，Wi数目最小，以确定本轮周期需要正常工作的节点。步骤S404，对于本轮周期需要正常工作的节点，将感知数据、处理数据储存到其存储模块。其中，所述感知数据指直接发给本节点的数据；所述处理数据指由别的节点发来的数据。获取感知数据并储存在存储模块。采用无线电技术探测周围环境，当检测到有下游链路发送过来的处理数据即将到达本节点时，唤醒睡眠模块，使节点进入正常工作状态，并将所述处理数据也储存在存储模块。步骤S405，将存储模块内的所述感知数据及所述处理数据发送给后跳邻居节点。所述感知数据及所述处理数据发送完毕后，本节点再次进入休眠状态，继续探测外界信息。所述传输模块为无线收发天线。参阅图2所示，是本专利技术低耗能传感器节点睡眠系统的硬件架构图。本系统包括：前跳邻居节点、本节点、后跳邻居节点、设定模块、选择模块及处理模块。其中，所述前跳邻居节点、本节点及后跳邻居本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低耗能传感器节点睡眠方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：a.设定每轮周期、迭代次数、能量门限值、网络延时及网络基本延时；b.从网络内传感器节点中选择休眠节点、工作节点；c.确定本轮周期需要正常工作的节点；d.对于本轮周期需要正常工作的节点，将感知数据、处理数据储存到其存储模块，并唤醒本节点；e.将所述感知数据及所述处理数据发送完毕后，本节点再次进入休眠状态。

【技术特征摘要】
1.一种低耗能传感器节点睡眠方法，其特征在于，该方法包括如下
步骤：
a.设定每轮周期、迭代次数、能量门限值、网络延时及网络基本延
时；
b.从网络内传感器节点中选择休眠节点、工作节点；
c.确定本轮周期需要正常工作的节点；
d.对于本轮周期需要正常工作的节点，将感知数据、处理数据储存
到其存储模块，并唤醒本节点；
e.将所述感知数据及所述处理数据发送完毕后，本节点再次进入休
眠状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能量门限值为维持
节点正常运作的最低能量值；所述网络延时为网络传输的实际延时；所
述网络基本延时为网络延时的最低要求。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的感知数据指直接
发给本节点的数据；所述的处理数据指由别的节点发来的数据。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤c具体包括：
比较网络延时Di与网络基本延时Dm要求的门限值。如果小于门限
值，则增加休眠节点的数目，即让上述选择的工作节点中的一部分节点
进入休眠状态；反之如果大于门限值，则减少休眠节点的数目，即让上
述选择的休眠节点中的一部分节点进入工作状态。当节点剩余能量小于
能量门限值D时，该节点无法维持下一轮节点的正常能量消耗，则更新
该节点。直到Di≤Dm，Wi数目最小，以确定本轮周期需要正常工作的节
点。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的传输模块为无线
收发天线。
6.一种低耗能传感器节点睡眠系统，其特征在于，该系统包括设定
模块、选择模块、处理模块、感知模块、存储模块、睡眠模块及传输模
块，其中：
所述设定模块用于设定每轮周期、迭代次数、能量门限值、网络延
时...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔成，张涌，陈春，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44