传感器网络中移动节点的传输功率控制方法及节点装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了传感器网络中移动节点的传输功率控制方法，包括：发送节点通过信标信号获取链路衰减；通过链路衰减及接收节点的接收灵敏度确定上行链路发送功率；以上行链路发送功率发送协议数据包至接收节点。同时本发明专利技术还提供了无线传感器网络节点装置，包括发送单元、链路衰减获取单元及上行链路发送功率获取单元及接收单元。根据本发明专利技术，可在实现传输功率控制更为准确、保证移动节点间数据的可靠传输，特别适用于无线传感器网络中的传输环境，降低了每个节点的平均电量损耗，即提高了节点电量使用寿命，使无线传感器网络的整体传输可靠性及链路性能得到提升，并减小了对组网相邻小区的干扰。

【技术实现步骤摘要】
传感器网络中移动节点的传输功率控制方法及节点装置
本专利技术涉及无线传感器网络领域，特别涉及传感器网络中移动节点的传输功率控制方法及节点。
技术介绍
无线传感器网络(wirelesssensornetwork,WSN)是由大量的静止或移动的传感器节点以自组织和多跳的方式构成的无线网络。在无线传输网络覆盖的地理区域内，各个传感器节点以协作的方式感知、采集、处理所覆盖地理区域内的被感知对象信息，并最终把这些信息发送给网络的设定使用者。无线传感器网络中的各传感器节点可包括多种类型的传感器，因此可实现地震、电磁、温度及噪声、压力等参数的探测，实现对移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象进行感知。从而被广泛应用于生态环境监测、森林火灾监测及自然灾害救援等领域中。在无线传感器网络的应用过程中，各传感器节点被部署在广阔的检测范围内。每个传感器节点的大多采用电池供电。但在实际使用时，由于电池电量有限，在使用过程中需要定期更换。受环境及地理位置和施工的影响，常常难以及时更换电池。因此，如何实现节能成为了无线传感器网络应用中的关键问题。同时，无线传输的能耗占据了传感器节点的耗能的主要部分,因此如何进行传感器网络的传输功率控制,以低的能耗保证网络数据传输性能，就成为了传感器网络中实现节能的关键。现有技术中无线传感器网络中的传输功率控制多以网络的初始布局、信道分配及局部区域的衰减为主要考虑方面，通过集中控制使传输的路径高效并实施适应区域衰减，从而达到节能的效果。但上述传输功率控制方法的问题在于，当传感器节点出现移动时，传输网络中的区域性衰减会瞬时加大，网络中将随之采用提高传输功率的方式保证每个节点的有效传输。但与此同时也就提高了节点的功耗，并增大了传感器网络的竞争强度及网内干扰。由此导致的平均丢包率的上升还造成了较长的队列延时，从而使无线传感器网络的整体性能变差。上述方法的另一问题在于：由于对网络的衰减调整是在对节点在接收数据后检测进行的，因此其衰减的调整效果相对滞后，对于移动中的传感节点不能保证可靠的数据传输。由此可知，现有技术中的传输功率控制方法不能有效解决移动节点的功率控制问题。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的情况，根据本专利技术的一个方面，提供了传感器网络中移动节点的传输功率控制方法，包括：发送节点通过接收节点所发送的信标信号获取链路衰减；通过所述链路衰减及所述接收节点的接收灵敏度确定上行链路发送功率；以所述上行链路发送功率发送协议数据包至所述接收节点。在一些实施方式中，所述发送节点通过接收节点所发送的信标信号获取链路衰减的步骤的包括：所述发送节点根据所述接收节点所发送的信标信号中包含的下行发射功率PDL_Beacon及接收到所述信标信号的接收端信号强度PDL_RSSI通过下式获取链路衰减A(i)：A(i)=PDL_Beacon-PDL_RSSI。在一些实施方式中，通过所述链路衰减及所述接收节点的接收灵敏度确定上行链路发送功率PUL_Node的步骤包括：若所述发送节点与所述接收节点的RF方案存在差异，则根据该差异获取对应的接收灵敏度增量Δ；根据所述接收灵敏度增量Δ、所述链路衰减A(i)及所述接收节点的接收灵敏度PSen通过下式获取上行链路发送功率PUL_Node：PUL_Node=A(i)–Δ+PSen。在一些实施方式中，所述若所述发送节点与所述接收节点的RF方案存在差异，则根据该差异获取与之对应的接收灵敏度增量Δ的步骤包括：若所述接收节点为使用外置低噪声放大器LNA增强的RF方案、发送节点为基本RF方案时，接收灵敏度增量Δ为10dB；若所述接收节点为使用自身芯片增强的RF方案、发送节点为基本RF方案时，接收灵敏度增量Δ为20dB。在一些实施方式中，所述发送节点通过接收节点所发送的信标信号获取链路衰减的步骤包括：对于从所述发送节点M次接收到的接收节点所发送的信标信号所获得的M个链路衰减，通过以下方式获取链路衰减滑动平均值将所述链路衰减滑动平均值确定为链路衰减A(i)。在一些实施方式中，所述根据所述接收灵敏度增量Δ、所述链路衰减A(i)及所述接收节点的接收灵敏度PSen获取上行链路发送功率PUL_Node的步骤包括：对于从所述发送节点M次接收到的接收节点所发送的信标信号所获得的M个链路衰减，通过以下方式获取链路衰减滑动平均值通过所述M个链路衰减、所述链路衰减滑动平均值及当前的链路衰减A(i)，及以下方式获取衰减标准差σA(i)为：根据所述衰减标准差σA(i)设定无线链路功率余量Ladj；根据所述接收灵敏度增量Δ、所述链路衰减A(i)、所述接收节点的接收灵敏度PSen及所述无线链路功率余量Ladj通过以下方式获取上行链路发送功率PUL_Node：在一些实施方式中，所述根据所述衰减标准差σA(i)，设定无线链路功率余量Ladj的步骤包括：所述衰减标准差为σA(i)=4dB时，设定Ladj=2dB；所述衰减标准差为σA(i)=8dB时，设定Ladj=4dB；所述衰减标准差为σA(i)=12～15dB时，设定Ladj=10dB。在一些实施方式中，所述以所述上行链路发送功率发送协议数据包至所述接收节点的步骤包括：以所述上行链路发送功率PUL_Node发送协议数据包至所述接收节点，或以所述链路衰减A(i)或链路衰减滑动平均值至所述接收节点。在一些实施方式中，所述以所述上行链路发送功率发送协议数据包至所述接收节点的步骤后还包括：接收节点以所述上行链路发送功率PUL_Node向所述发送节点进行下行数据发送。在一些实施方式中，所述以所述上行链路发送功率PUL_Node发送协议数据包及所述链路衰减A(i)至所述接收节点的步骤后还包括：接收节点根据所述链路衰减A(i)或链路衰减滑动平均值获取下行链路发送功率；以所述下行链路发送功率向所述发送节点进行下行数据发送。同时，本专利技术还提供了一种无线传感器网络节点装置，包括：包括：发送单元、链路衰减A(i)获取单元、上行链路发送功率PUL_Node获取单元、以及接收单元，所述接收单元配置为接收接收节点所发送的信标信号；或接收协议数据包；所述链路衰减A(i)获取单元配置为通过接收节点所发送的信标信号获取链路衰减A(i)；所述上行链路发送功率PUL_Node获取单元配置为通过所述链路衰减A(i)及所述接收节点的接收灵敏度PSen确定上行链路发送功率PUL_Node；所述发送单元配置为以所述上行链路发送功率PUL_Node发送协议数据包至所述接收节点；或发送广播信标信号。在一些实施方式中，所述链路衰减A(i)获取单元还配置为：根据所述信标信号中的下行发射功率PDL_Beacon及接收所述信标信号的接收端信号强度PDL_RSSI通过下式获取链路衰减A(i)：A(i)=PDL_Beacon-PDL_RSSI；或者，所述链路衰减A(i)获取单元还包括链路衰减滑动平均值模块，该模块配置为：对于从所述发送节点M次接收到的接收节点所发送的信标信号所获得的M个链路衰减，通过以下方式获取链路衰减滑动平均值将所述链路衰减滑动平均值确定为链路衰减A(i)；所述上行链路发送功率PUL_Node获取单元还包括：接收灵敏度增量Δ模块配置为：若所述发送节点与所述接收节点的RF方案存在差异，则根据该差异获取与之对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
传感器网络中移动节点的传输功率控制方法，其特征在于，包括：发送节点通过接收节点所发送的信标信号获取链路衰减；通过所述链路衰减及所述接收节点的接收灵敏度确定上行链路发送功率；以所述上行链路发送功率发送协议数据包至所述接收节点。

【技术特征摘要】
2013.04.02 CN 201310112081.X1.传感器网络中移动节点的传输功率控制方法，其特征在于，包括：发送节点通过接收节点所发送的信标信号获取链路衰减；通过所述链路衰减及所述接收节点的接收灵敏度确定上行链路发送功率；以所述上行链路发送功率发送协议数据包至所述接收节点；其中，所述发送节点通过接收节点所发送的信标信号获取链路衰减的步骤包括：所述发送节点根据所述接收节点所发送的信标信号中包含的下行发射功率PDL_Beacon及接收到所述信标信号的接收端信号强度PDL_RSSI通过下式获取链路衰减A(i)：A(i)＝PDL_Beacon-PDL_RSSI。2.根据权利要求1所述的传输功率控制方法，其特征在于，通过所述链路衰减及所述接收节点的接收灵敏度确定上行链路发送功率PUL_Node的步骤包括：若所述发送节点与所述接收节点的RF方案存在差异，则根据该差异获取对应的接收灵敏度增量Δ；根据所述接收灵敏度增量Δ、所述链路衰减A(i)及所述接收节点的接收灵敏度PSen通过下式获取上行链路发送功率PUL_Node：PUL_Node＝A(i)-Δ+PSen。3.根据权利要求2所述的传输功率控制方法，其特征在于，所述若所述发送节点与所述接收节点的RF方案存在差异，则根据该差异获取与之对应的接收灵敏度增量Δ的步骤包括：若所述接收节点为使用外置低噪声放大器LNA增强的RF方案、发送节点为基本RF方案时，接收灵敏度增量Δ为10dB；若所述接收节点为使用自身芯片增强的RF方案、发送节点为基本RF方案时，接收灵敏度增量Δ为20dB。4.根据权利要求1所述的传输功率控制方法，其特征在于，所述发送节点通过接收节点所发送的信标信号获取链路衰减的步骤包括：对于从所述发送节点M次接收到的接收节点所发送的信标信号所获得的M个链路衰减，通过以下方式获取链路衰减滑动平均值将所述链路衰减滑动平均值确定为链路衰减A(i)。5.根据权利要求2所述的传输功率控制方法，其特征在于，所述根据所述接收灵敏度增量Δ、所述链路衰减A(i)及所述接收节点的接收灵敏度PSen获取上行链路发送功率PUL_Node的步骤包括：对于从所述发送节点M次接收到的接收节点所发送的信标信号所获得的M个链路衰减，通过以下方式获取链路衰减滑动平均值通过所述M个链路衰减、所述链路衰减滑动平均值及当前的链路衰减A(i)，及以下方式获取衰减标准差σA(i)为：根据所述衰减标准差σA(i)设定无线链路功率余量Ladj；根据所述接收灵敏度增量Δ、所述链路衰减A(i)、所述接收节点的接收灵敏度PSen及所述无线链路功率余量Ladj通过以下方式获取上行链路发送功率PUL_Node：6.根据权利要求5所述的传输功率控制方法，其特征在于，所述根据所述衰减标准差σA(i)，设定无线链路功率余量Ladj的步骤包括：所述衰减标准差为σA(i)＝4dB时，设定Ladj＝2dB；所述衰减标准差为σA(i)＝8dB时，设定Ladj＝4dB；所述衰减标准差为σA(i)＝12～15dB时，设定Ladj＝10dB。7.根据权利要求1或4所述的传输功率控制方法，其特征在于，所述以所述上行链路发送功率发送协议数据包至所述接收节点的步骤包括：以所述上行链路发送功率PUL_Node发送协议数据包至所述接收节点，或以所述链路衰减A(i)或链路衰减滑动平均值至所述接收节点。8.根据权利要求1所述的传输功率控制方法，其特征在于，所述以所述上行链路发送功率发送协...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓斌，张光卫，陆鹏，韩圣亚，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：