一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的單數(shù)據(jù)多確認(rèn)等停自動重傳方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的單數(shù)據(jù)多確認(rèn)等停自動重傳方法，針對傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗情況采用接收一個數(shù)據(jù)包后返回多個ACK確認(rèn)包以保證網(wǎng)絡(luò)傳可靠性的機(jī)制，雖然增加了接收方節(jié)點(diǎn)發(fā)送ACK確認(rèn)包的數(shù)量，卻減少了發(fā)送方節(jié)點(diǎn)因?yàn)閿?shù)據(jù)包已經(jīng)成功傳送，但由于ACK丟失，而重傳能量消耗較大數(shù)據(jù)包的次數(shù)，從整體上減少了節(jié)點(diǎn)的能量消耗，提高了網(wǎng)絡(luò)壽命。
【專利說明】一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的單數(shù)據(jù)多確認(rèn)等停自動重傳方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的單數(shù)據(jù)多確認(rèn)等停自動重傳方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的彼此之間通過多跳無線鏈路和通信的傳感器節(jié)點(diǎn)以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，而無線傳感器的供能往往是通過電池作為其能源的，所以如何合理利用以及分配能耗顯得至關(guān)重要。
[0003]等停自動重傳協(xié)議(Send-and-WaitAutomatic Repeat-reQuest, SW-ARQ)即是為了克服網(wǎng)絡(luò)的誤碼率而提出的網(wǎng)絡(luò)重傳(retransmission)協(xié)議，但現(xiàn)有的SW-ARQ都是針對錯誤率很低的有線網(wǎng)絡(luò)提出的。在有線網(wǎng)絡(luò)中，傳送數(shù)據(jù)的誤碼率低于10_6，而且對數(shù)據(jù)傳送的可靠性要求極高。但是，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中卻存在完全不同的情況:
[0004](I)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的包丟失率高達(dá)10%到30%是很普遍的。誤碼率也比有線網(wǎng)絡(luò)高出幾個數(shù)量級,這樣大大降低了點(diǎn)對點(diǎn)傳輸時的成功率；
[0005](2)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，偶爾的數(shù)據(jù)包丟包是可以接受的。
[0006]同時，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量非常有限，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的自動重傳(Automatic Repeat-reQuest, ARQ)協(xié)議設(shè)計中的另一個關(guān)鍵問題就是能量的有效性。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的包出錯率高，因而導(dǎo)致重傳的次數(shù)比較多。而傳統(tǒng)的逐跳(Hop byHop, ΗΒΗ)確認(rèn)的ARQ協(xié)議采用的機(jī)制是下一跳每接收到一個數(shù)據(jù)包，則給上一跳回送一個ACK數(shù)據(jù)包。這樣，當(dāng)數(shù)據(jù)正常傳送到接收方，接收方便給發(fā)送方發(fā)送ACK，但ACK如果在傳輸過程中丟失，則發(fā)送方將等待超時并重發(fā)數(shù)據(jù)，而重發(fā)數(shù)據(jù)的代價相對于ACK而言是非常高的，在這種情況下，節(jié)點(diǎn)的能量浪費(fèi)較大。
[0007]另一方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不僅能量有限，傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命一般定義為第一個節(jié)點(diǎn)死亡的時間。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一般離基站(Sink)近的節(jié)點(diǎn)能量消耗高，離Sink節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)能量消耗較低，這樣便導(dǎo)致了近Sink節(jié)點(diǎn)壽命較短,而遠(yuǎn)Sink節(jié)點(diǎn)壽命較長，造成節(jié)點(diǎn)能量消耗不均。因此，重傳協(xié)議不僅要能量節(jié)省，而且要使網(wǎng)絡(luò)能量消耗均衡，這樣才能有效的提聞網(wǎng)絡(luò)壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的單數(shù)據(jù)多確認(rèn)等停自動重傳方法，其目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中，節(jié)點(diǎn)能量消耗不均，網(wǎng)絡(luò)壽命較短的問題，通過提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量利用率，從而延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的總體壽命并保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性。
[0009]一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的單數(shù)據(jù)多確認(rèn)等停自動重傳方法，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中所有的傳感器節(jié)點(diǎn)部署于一個圓形區(qū)域，基站節(jié)點(diǎn)位于圓形區(qū)域中心，所有傳感器節(jié)點(diǎn)的分布符合節(jié)點(diǎn)密度為P的齊次泊松分布，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)采用逐跳方式對數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸與確認(rèn)，對于距離Sink為h跳的發(fā)送方節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)包發(fā)送到Sink的可靠性不低于δ，設(shè)定發(fā)送方節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包的最大重傳次數(shù)為Xh( δ )，包括以下步驟:[0010]步驟1:任意發(fā)送方節(jié)點(diǎn)向作為接收方的下一跳節(jié)點(diǎn)IIi發(fā)送數(shù)據(jù)包，每個數(shù)據(jù)包被初次發(fā)送時，節(jié)點(diǎn)設(shè)置重傳次數(shù)K =0，接收方節(jié)點(diǎn)在接收到數(shù)據(jù)包后向數(shù)據(jù)包的發(fā)送方節(jié)點(diǎn)回復(fù)n個ACK確認(rèn)包；
[0011]步驟2:若發(fā)送方節(jié)點(diǎn)在規(guī)定的時間內(nèi)收到至少一個ACK確認(rèn)包，則進(jìn)入步驟4 ;否則，重傳次數(shù)K加I后進(jìn)入步驟3 ；
[0012]步驟3:發(fā)送方節(jié)點(diǎn)判斷數(shù)據(jù)包重傳次數(shù)K是否大于Xh(S),若Κ≥Xh(S),發(fā)送方節(jié)點(diǎn)重傳該數(shù)據(jù)包，接收方節(jié)點(diǎn)在接收到重傳的數(shù)據(jù)包后向數(shù)據(jù)包的發(fā)送方節(jié)點(diǎn)回復(fù)n個ACK確認(rèn)包，返回步驟2 ;否則，結(jié)束該數(shù)據(jù)包的發(fā)送，進(jìn)入步驟4 ；
[0013]步驟4:進(jìn)入下一個數(shù)據(jù)包的發(fā)送過程，返回步驟I。
[0014]ACK確認(rèn)包的長度比數(shù)據(jù)包長度要小很多，因而通過發(fā)送多個ACK包來換取發(fā)送較少的數(shù)據(jù)包次數(shù)，可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能量消耗。
[0015]所述接收方節(jié)點(diǎn)向數(shù)據(jù)包的發(fā)送方節(jié)點(diǎn)回復(fù)n個ACK確認(rèn)包,其中,ACK確認(rèn)包的回復(fù)個數(shù)n為≥1的整數(shù)。
[0016]對于位于距離Sink跳數(shù)為h的任意節(jié)點(diǎn)Iii發(fā)送數(shù)據(jù)包的最大重傳次數(shù)為Xh(S)
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的單數(shù)據(jù)多確認(rèn)等停自動重傳方法，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中所有的傳感器節(jié)點(diǎn)部署于一個圓形區(qū)域，基站節(jié)點(diǎn)位于圓形區(qū)域中心，所有傳感器節(jié)點(diǎn)的分布符合節(jié)點(diǎn)密度為P的齊次泊松分布，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)采用逐跳方式對數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸與確認(rèn)，其特征在于，對于距離Sink為h跳的發(fā)送方節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)包發(fā)送到Sink的可靠性不低于δ，設(shè)定發(fā)送方節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包的最大重傳次數(shù)為Xh(S),包括以下步驟: 步驟1:任意發(fā)送方節(jié)點(diǎn)向作為接收方的下一跳節(jié)點(diǎn)Hi發(fā)送數(shù)據(jù)包，每個數(shù)據(jù)包被初次發(fā)送時，節(jié)點(diǎn)設(shè)置重傳次數(shù)K = O，接收方節(jié)點(diǎn)在接收到數(shù)據(jù)包后向數(shù)據(jù)包的發(fā)送方節(jié)點(diǎn)回復(fù)η個ACK確認(rèn)包； 步驟2:若發(fā)送方節(jié)點(diǎn)在規(guī)定的時間內(nèi)收到至少一個ACK確認(rèn)包，則進(jìn)入步驟4 ;否則，重傳次數(shù)K加I后進(jìn)入步驟3 ； 步驟3:發(fā)送方節(jié)點(diǎn)判斷數(shù)據(jù)包重傳次數(shù)K是否大于\(δ)，若K < Xh(S),發(fā)送方節(jié)點(diǎn)重傳該數(shù)據(jù)包，接收方節(jié)點(diǎn)在接收到重傳的數(shù)據(jù)包后向數(shù)據(jù)包的發(fā)送方節(jié)點(diǎn)回復(fù)η個ACK確認(rèn)包，返回步驟2 ;否則，結(jié)束該數(shù)據(jù)包的發(fā)送，進(jìn)入步驟4 ； 步驟4:進(jìn)入下一個數(shù)據(jù)包的發(fā)送過程，返回步驟I。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的單數(shù)據(jù)多確認(rèn)等停自動重傳方法，其特征在于，所述接收方節(jié)點(diǎn)向數(shù)據(jù)包的發(fā)送方節(jié)點(diǎn)回復(fù)η個ACK確認(rèn)包，其中，ACK確認(rèn)包的回復(fù)個數(shù)η為≥I的整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的單數(shù)據(jù)多確認(rèn)等停自動重傳方法，其特征在于，對于位于距離Sink跳數(shù)為h的任意節(jié)點(diǎn)Iii發(fā)送數(shù)據(jù)包的最大重傳次數(shù)為Xh(S):
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的單數(shù)據(jù)多確認(rèn)等停自動重傳方法，其特征在于，所述接收方節(jié)點(diǎn)向數(shù)據(jù)包的發(fā)送方節(jié)點(diǎn)回復(fù)ACK確認(rèn)包的個數(shù)n ^ 3。
【文檔編號】H04W28/08GK103973423SQ201410227743
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】劉安豐, 高超, 劉語欣, 賀晟, 劉瀟 申請人:中南大學(xué)