一种水声传感网络自适应休眠唤醒调度方法技术

本发明专利技术提供了一种水声传感网络自适应休眠唤醒调度方法，采用邻居交互途径获取到信道信息，根据外部信道中断情况及邻居结点数量和内部能耗状态信息灵活的自适应调度结点的休眠时长和工作时长，通过设计ASW从而保证网络性能不受影响且有效降低结点的侦听能耗，减小唤醒开销，结点在部分时间内醒来工作，其他时间保持休眠；既可以减小侦听能耗又降低冲突概率。本发明专利技术最大化减小了不必要的等待时长和结点在空闲状态下的侦听能耗，避免热点结点过早消耗殆尽导致网络性能变差乃至网络死亡，有效的延长网络服役期长度，有效延长结点休眠时长，进一步降低能耗，延长网络服役期，具有较优的综合性能。的综合性能。的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种水声传感网络自适应休眠唤醒调度方法


[0001]本专利技术涉及水下通信组网领域，具体涉及水声学，网络协议等，具体是一种水声网络调度方法。

技术介绍

[0002]海洋信息科技的进步对发展海洋经济、建设海洋生态文明和参与全球海洋治理等方面有重要的推动作用，对海洋强国建设具有重大意义。水声传感网络(Underwater Acoustic Sensor Network， UASN)是一种以声波为信号传输载体，互连多个水下平台协同完成水下信息采集、传输和共由于UASN传感器的制作涉及各种前沿技术，结点造价成本较高，UASN在实际水域中一经部署就需要维持相对较长的时间。然而，由于水下环境的复杂多变性，结点采用一次性电池且部署完毕后不易充电，使得UASN能量受限，故在保证数据端到端传输成的前提下，如何降低UASN的能耗依然是目前研究的热点。
[0003]目前，机会路由机制是提升UASN网络数据包投递率的重要途径，也成为UASN 组网协议的研究热点之一。UASN路由协议的研究领域非常广泛。根据中继结点的选择方式，路由协议可以分为确定性路由和机会路由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水声传感网络自适应休眠唤醒调度方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：一个UASN网络被描述成一个表G＝(V,E)，其中E表示链路集合，若结点i和结点j之间直接通信，则有链路(i,j)∈E，V表示网络中所有结点的集合，每个结点i∈V都周期性执行本地休眠唤醒调度策略，用式(1)表示：A
i
＝{s
i
,Δt
i
,T
i
}
ꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)中，s
i
表示结点i此刻的处于的状态，网络中的结点分为三种状态：侦听状态休眠状态以及工作状态其中侦听状态和休眠状态统称为空闲状态；在侦听状态下，当自身产生数据包时，立刻进入工作状态；另外当处于侦听状态时，结点需要判定是否接收到信号，从而决定是否进入工作状态；休眠状态下结点判定自身是否产生数据包，除此之外，无论有无信号到来，结点均不参与任何发送接收任务，保持零耗能；而只有在工作状态下结点才能完成发送或接收数据包任务；Δt
i
表示s
i
持续时间的长度，侦听状态对应的持续时间长度为休眠状态对应的长度为工作状态对应的长度为等于发送时长接收时长及等待转发时长之和，即T
i
表示结点i周期的长度，当结点处于非工作状态时，按照周期T
i
进行循环空闲侦听休眠；T
i
的长度等于一个侦听状态时长加一个休眠状态之和，即有网络中结点占空比的计算与工作状态无关，表示为侦听时长与周期T
i
的比值，即占空比DC表达式为：进行网络初始化，结点采用Q
‑
Learning的自学习方法获取信道链路信道质量，即确定一跳范围内结点中断概率；随着时钟漂移，网络中每一个结点按照其自身的时钟保持相同占空比DC进行周期性休眠醒来；各结点时间不同步均按照自身的时钟周期醒来休眠；步骤2：当发送结点发送数据时，结点立即从侦听状态跳转到工作状态发送数据；发送结点的邻居结点在侦听状态收到信号后唤醒结点进入工作状态去接收数据包，然后根据自身基于接收方的候选集选择机制选出满足优先转发条件的候选集；候选集选择机制选取邻居结点个数和距离s目的结点距离两个判断依据；步骤3：非候选集结点判断是否满足条件，其中若不满足条件，则直接进入休眠状态；若满足条件，则依据式(3)确定丢弃完数据包后将继续保持侦听状态的时长为：其中，表示当前结点处于第n轮周期T
i
，表示结点当前时刻，t
in，listen_end
表示第n轮周期T
i
下，结点侦听状态开始的时刻；步骤4：候选集结点根据候选集结点根据度量优先级准则保持等待转发，度量优先级准则采取CITP路由协议中的度量准则，该准则依据剩余能量、数据包长度以及邻居结点个数
进行融合归一化来进行判断，待选出下一跳转发结点后，转发结点继续保持工作状态去转发数据，其他候选集结点根据步骤3的条件，判定此时需进入休眠状态还是侦听状态，保持结点占空比进行周期休眠唤醒；步骤5：给出剩余能耗模型为：根据结点处于不同状态，对网络中任意中间结点i每经过一轮T所产生的能耗进行统计，表示为：其中，表示在T
i
内结点i发送数据包的总时长，表示在T
i
内结点i接收数据包的总时长，p
l
表示空闲收听功率，表示结点在T
i
内未被工作状态占据的剩余空闲侦听时长；当第二轮次T
i
中工作状态开始时刻大于侦听状态开始时刻t
ilisten_begin
，由此可得在工作状态前的空闲侦听时长为：由此可得：步骤6：根据步骤5可知，任意结点i经过一轮T
i
所产生的能耗为：则可知任意结点i经过第一轮T
i
的剩余能量表示为：E
residual
＝ε
i,0

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瑞琴，杨港，申晓红，王海燕，王娟，王超，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：