專利名稱：能量感知網(wǎng)絡(luò)管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，更具體地說，涉及管理傳感器網(wǎng)絡(luò)中與數(shù)據(jù)處理和通信相關(guān)的能量消耗。
背景技術(shù)：
將無人看管傳感器連網(wǎng)預(yù)計會對諸如安全和災(zāi)難管理等許多軍用和民用領(lǐng)域的效率產(chǎn)生重大影響。這些系統(tǒng)處理從多個傳感器收集的數(shù)據(jù)以監(jiān)控興趣區(qū)中的事件。此類系統(tǒng)中的傳感器一般是一次性產(chǎn)品，預(yù)計在其能量耗盡后便失效。因此，能量對于此類傳感器系統(tǒng)是很稀有的資源，要合理管理以便延長傳感器的壽命，從而滿足特定任務(wù)的持續(xù)時間。
傳感器通常配有數(shù)據(jù)處理和通信功能。檢測電路測量傳感器周圍的環(huán)境參數(shù)，并將它們變換成電信號。處理此類信號可揭示有關(guān)傳感器附近的對象和發(fā)生的事件的一些屬性。傳感器通常經(jīng)無線電發(fā)送器將此類讀出的數(shù)據(jù)直接或通過數(shù)據(jù)集中中心(網(wǎng)關(guān))中繼到命令中心。網(wǎng)關(guān)可將檢測的數(shù)據(jù)合并以便過濾掉錯誤數(shù)據(jù)和異常，并從一段時間內(nèi)報告的數(shù)據(jù)作出結(jié)論。例如，在面向偵察的傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器數(shù)據(jù)指示檢測到目標，而合并的多個傳感器報告用于跟蹤和確定檢測到的目標。
信號處理和通信活動是傳感器能量的主要消耗部分。由于傳感器是電池驅(qū)動的，因此，始終保持傳感器在活動狀態(tài)將限制電池可持續(xù)的時間。因此，要執(zhí)行具有可接受質(zhì)量級別的所需功能，并維持足夠的傳感器能量以便傳感器在所需任務(wù)的持續(xù)時間內(nèi)可操作，優(yōu)化組織和管理傳感器網(wǎng)絡(luò)變得至關(guān)重要。傳感器網(wǎng)絡(luò)面向任務(wù)的組織使得僅一部分經(jīng)適當(dāng)選擇的傳感器會打開，從而避免了浪費不必涉及的傳感器的能量。
在有線網(wǎng)絡(luò)中，重點一般放在最大限度地提高端對端吞吐量和將時延降到最小。通常要計算路徑以將跳數(shù)或時延降到最小。雖然無線網(wǎng)絡(luò)從有線網(wǎng)絡(luò)中繼承了此類設(shè)計度量標準，但能量限制和信號干擾成了中心問題。由于無線消費裝置受歡迎程度日益增加，因此，研究團體對信號干擾給予了最大的關(guān)注。
現(xiàn)在需要提高能量效率，特別是在網(wǎng)絡(luò)由遠程部署的無人看管傳感器組成時。先有技術(shù)致力于提高無線通信的硬件相關(guān)的能量效率方面。低功率電子器件、電源關(guān)閉模式和能量效率調(diào)制是這方面工作的示例。
能量感知路由(energy-aware routing)近年來已受到一定關(guān)注，并受到無線移動裝置進展的推動。由于維護無線移動網(wǎng)絡(luò)路由表的開銷很高，因此，路由的穩(wěn)定性成了主要關(guān)注的問題。在設(shè)計能源有效路由選擇協(xié)議時，要考慮的問題中包括了電池電容量、發(fā)送功率和路由穩(wěn)定性，這已為人所熟知。已提出用以選擇路由以最大限度延長節(jié)點電池的耗盡時間的算法。報告的結(jié)果顯示，為了最大限度提高壽命期，應(yīng)該對業(yè)務(wù)進行路由以便在各節(jié)點之間按其能量儲備均衡能量消耗。
長期以來一直需要會確保數(shù)據(jù)傳送具有所需服務(wù)質(zhì)量(QoS)等級及維護網(wǎng)絡(luò)壽命的能量感知網(wǎng)絡(luò)管理方法。
發(fā)明概述與提高能量效率的現(xiàn)有工作相反，本發(fā)明改進了與數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議相關(guān)的系統(tǒng)通信軟件。具體地說，本發(fā)明根據(jù)數(shù)據(jù)收集中的傳感器能量消耗和傳感器在數(shù)據(jù)采集中的關(guān)聯(lián)關(guān)系，管理多網(wǎng)關(guān)傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲。以數(shù)學(xué)方式對每個傳感器中的剩余電源壽命建模，并對模型加以更新以反應(yīng)傳感器的實際功率狀態(tài)。有利的是，即使各個傳感器一般不能進行持久通信，這種多網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)也可擴展到覆蓋很寬地理區(qū)域的大量傳感器。為使系統(tǒng)能夠處理其它負荷并能夠覆蓋大的興趣區(qū)域而不會降低服務(wù)質(zhì)量，本發(fā)明利用了多個網(wǎng)關(guān)的連網(wǎng)群集。在優(yōu)選實施例中，假定傳感器的傳輸范圍受限并且由于需要節(jié)約能量，每個網(wǎng)關(guān)位于盡可能靠近傳感器的位置。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，傳感器按組編排，每個組是具有其單獨網(wǎng)關(guān)的群集，并且每個群集中傳感器的互連可重新予以安排或重選路由以節(jié)省各個傳感器的能量。每個網(wǎng)關(guān)包括用于其群集傳感器的群集范圍路由表，并且每個傳感器包括較小的轉(zhuǎn)發(fā)表。因此，某些傳感器可直接連接到其群集的網(wǎng)關(guān)，而其它傳感器可通過其它傳感器連接到網(wǎng)關(guān)，這些連接可重選路由以節(jié)省各個傳感器的能量。此外，在某些情況下，重選路由可涉及從一個群集和網(wǎng)關(guān)將某個傳感器轉(zhuǎn)移到另一個群集和網(wǎng)關(guān)。每個群集的網(wǎng)關(guān)將根據(jù)任務(wù)和每個傳感器中的可用能量負責(zé)傳感器組織和網(wǎng)絡(luò)管理。在知道信號處理中需要使用哪些傳感器后，會動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓撲以將通信消耗的能量降到最小，從而延長網(wǎng)絡(luò)的壽命并同時確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量(QoS)。
本發(fā)明的一個目的是在任一傳感器與網(wǎng)關(guān)之間提供多跳通信。本發(fā)明的另一目的是降低由于鏈路層上的沖突和重傳而產(chǎn)生的時延。
附圖簡述幾個附圖的簡要說明

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個特定說明性實施例，包括群集組的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)；圖2顯示了圖1所示傳感器網(wǎng)絡(luò)的另一視圖和傳感器正在跟蹤的目標；圖3是適合在圖1的傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用的典型傳感器的方框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明管理網(wǎng)絡(luò)的方法步驟的流程圖；圖5顯示了本發(fā)明一個說明性實施例中使用的總成本等式；圖6顯示了構(gòu)成圖5中總成本等式的各個成本因數(shù)；圖7顯示了確定了適用于本發(fā)明某些實施例的網(wǎng)絡(luò)的最低成本路由的數(shù)學(xué)算法；圖8說明根據(jù)本發(fā)明特定說明性實施例的一個說明性協(xié)議，其中顯示了中繼給網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)傳送序列；圖9顯示了例如用于本發(fā)明特定說明性實施例的那些數(shù)據(jù)時隙分配。
圖中主要元素的標號列表下面是附圖中按數(shù)字順序顯示的主要元素列表。
10 第一傳感器群集11 命令節(jié)點或處理器15 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(第一傳感器群集)20 第二傳感器群集25 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(第二傳感器群集)30 第三傳感器群集35 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(第三傳感器群集)41 方法步驟-部署傳感器42 方法步驟-確定每個傳感器的地理位置43 方法步驟-將傳感器群集在一起以將能量消耗降到最小44 方法步驟-形成數(shù)據(jù)路由
45 方法步驟-(在網(wǎng)關(guān))為每個傳感器的可用能量建模46 方法步驟-檢測環(huán)境并中繼數(shù)據(jù)47 方法步驟-調(diào)整數(shù)據(jù)路由100 無線傳感器101 接收器(傳感器部件)102 發(fā)送器(傳感器部件)103 處理電路(傳感器部件)104 檢測電路(傳感器部件)105 時鐘(傳感器部件)本發(fā)明詳細說明執(zhí)行本發(fā)明的模式參照圖1，它顯示了傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。在此體系結(jié)構(gòu)中，各個無線傳感器100組合到由單個命令節(jié)點或處理器11控制的群集10、20和30中。這些無線傳感器100負責(zé)探測環(huán)境以檢測目標或事件。傳感器100通常僅能夠進行短程無線電通信。每個群集10、20和30具有相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點15、25和35，用于管理群集中的傳感器并包括其傳感器的群集范圍內(nèi)的路由表。在一個實施例中，傳感器100根據(jù)通信范圍進行群集。在其它實施例中，傳感器100根據(jù)各個傳感器100的編號、類型和地理位置進行群集。
傳感器從其網(wǎng)關(guān)節(jié)點接收命令并將讀取值發(fā)送到其網(wǎng)關(guān)節(jié)點，而由該節(jié)點處理這些讀取值。網(wǎng)關(guān)節(jié)點可使用命令節(jié)點相信的任何群集中的傳感器讀取值跟蹤事件或目標。但是，屬于特殊群集的傳感器只可經(jīng)該群集的網(wǎng)關(guān)訪問。然而，在其它實施例中，每個網(wǎng)關(guān)將其群集的傳感器數(shù)據(jù)路由到其它網(wǎng)關(guān)。
命令節(jié)點或處理器11部署在遠離傳感器之處。命令節(jié)點將整個處理器網(wǎng)絡(luò)群集起來并仲裁網(wǎng)關(guān)之間的作業(yè)。與傳感器相比受到較少能量限制的網(wǎng)關(guān)節(jié)點經(jīng)遠程通信鏈路使命令節(jié)點與傳感器網(wǎng)絡(luò)接口。網(wǎng)關(guān)節(jié)點將通過合并傳感器讀取值(如檢測到的目標的位置和方位)生成的報告發(fā)送到命令節(jié)點。命令節(jié)點向用戶提供這些報告并對收集的報告執(zhí)行系統(tǒng)級的合并以掌握整體情況。
現(xiàn)在參照圖3，每個傳感器100可以工作在在活動模式或低功率備用模式，在低功率備用模式下，檢測電路104和處理電路103的電源會關(guān)閉；與每個處理電路103相關(guān)聯(lián)或其中包含的是該傳感器的轉(zhuǎn)發(fā)表。此外，每個傳感器100的無線電發(fā)送器102和接收器101可單獨打開和關(guān)閉，并且可根據(jù)所需傳輸距離編程設(shè)定發(fā)送功率。每個傳感器100可充當(dāng)無線電中繼器以轉(zhuǎn)發(fā)另一傳感器的數(shù)據(jù)。這些功能中的某些功能如低功率備用模式，可在現(xiàn)有技術(shù)的無線傳感器上獲得，例如Sen Tech公司的聲彈道模塊(Acoustic BallisticModule)。
每個傳感器100的板上時鐘105與其相關(guān)聯(lián)網(wǎng)關(guān)15、25和35上的時鐘同步。時鐘同步可通過使用全球定位衛(wèi)星(GPS)系統(tǒng)或通過交換同步消息實現(xiàn)。有利的是，特定群集10、20和30的網(wǎng)關(guān)15、25和35根據(jù)其地理位置、最近的傳感器讀取值、剩余的傳感器能量和當(dāng)前任務(wù)來管理群集內(nèi)的傳感器。具體地說，網(wǎng)關(guān)15、25或35動態(tài)地重新配置其群集10、20或30內(nèi)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，并指示傳感器打開和關(guān)閉其通信和處理電路。另外，網(wǎng)關(guān)收集群集中選定的部分傳感器的讀取值，并在向命令節(jié)點或處理器11報告前將此類讀取值合并。
將傳感器網(wǎng)絡(luò)群集考慮到了傳感器組織和網(wǎng)絡(luò)管理中網(wǎng)關(guān)作用已提高。組織傳感器指選擇要有效監(jiān)控環(huán)境和處理檢測信號的最小的一組傳感器。傳感器組織是應(yīng)用特定的且取決于一段時間內(nèi)檢測的數(shù)據(jù)。例如，組織傳感器以精確地跟蹤目標取決于目標的方向和速度。有用于實施此類面向任務(wù)的傳感器組織的可用機制。
網(wǎng)關(guān)節(jié)點15、25或35將充當(dāng)基于群集的集中式網(wǎng)絡(luò)管理器，以設(shè)置傳感器數(shù)據(jù)的路由，監(jiān)控整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的等待時間并在傳感器100之間仲裁媒體訪問。網(wǎng)關(guān)15、25或35跟蹤每個傳感器上的能量使用情況和任務(wù)與環(huán)境的變化。網(wǎng)關(guān)對傳感器和網(wǎng)絡(luò)進行配置以有效的方式操作以便延長網(wǎng)絡(luò)的壽命。例如，網(wǎng)關(guān)15、25或35可指示在進行檢測和信號處理的傳感器100，以便以僅覆蓋很小范圍的低功率進行發(fā)送，并通過指示附近的其它傳感器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)而重新對網(wǎng)絡(luò)作路由選擇以建立多跳(multi-hop)路由。
媒體訪問控制(MAC)機制允許傳感器在不需要時可選擇關(guān)閉其接收器。網(wǎng)關(guān)節(jié)點跟蹤傳感器上消耗的資源，并為傳感器設(shè)置打開和關(guān)閉其無線電發(fā)送器和接收器的確定性調(diào)度。另外，控制發(fā)送和接收電路還減少了節(jié)點之間的無線電干擾(噪聲)，因而允許傳感器使用低發(fā)送能量進行可靠通信，并降低出錯率。
諸如IEEE 802.11等用于無線網(wǎng)絡(luò)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)方案具有休眠模式，在該模式下會關(guān)閉節(jié)點。為避免傳感器在休眠模式時丟失數(shù)據(jù)分組，網(wǎng)關(guān)可充當(dāng)緩沖接口。存儲轉(zhuǎn)發(fā)方案還慮及不涉及較高網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層的本地重傳。
能量感知協(xié)議設(shè)置并維護在某個區(qū)域內(nèi)隨機部署的傳感器之間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)路由?；诠β矢兄獣r分多址(TDMA)的MAC協(xié)議協(xié)調(diào)到網(wǎng)關(guān)15、25或35控制下的接收器的數(shù)據(jù)傳送。在本發(fā)明中，網(wǎng)關(guān)根據(jù)其路由選擇決定執(zhí)行時隙分配。有利的是，上行鏈路通信比下行鏈路通信更頻繁，導(dǎo)致較少的控制開銷，并因此產(chǎn)生較高的帶寬效率。網(wǎng)關(guān)15、25或35通知每個傳感器100其狀態(tài)以設(shè)置適當(dāng)?shù)牟僮髂Ｊ健?br> 管理傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要目的是延長特定群集中傳感器的壽命。系統(tǒng)拓撲通過使用路由選擇和媒體訪問控制(MAC)來進行調(diào)整。傳感器的能量是決定變更網(wǎng)絡(luò)拓撲和設(shè)置路由的中心因素。消息路由通過多跳以節(jié)約傳感器的發(fā)送能量。在進行路由選擇決策時還會考慮數(shù)據(jù)傳送延遲和其它QoS屬性。另外，會對傳感器與網(wǎng)關(guān)之間的消息流量及時作出仲裁，以避免沖突并允許在不需要時禁止傳感器無線電發(fā)送。
網(wǎng)關(guān)節(jié)點15、25和35負責(zé)根據(jù)分配給每個群集的任務(wù)組織傳感器。因此，網(wǎng)關(guān)將控制群集內(nèi)每個傳感器100的數(shù)據(jù)處理電路的配置。有利的是，將群集內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)管理責(zé)任分配到網(wǎng)關(guān)15、25和35提高了傳感器資源的使用效率。網(wǎng)關(guān)15、25和35可根據(jù)當(dāng)前任務(wù)中傳感器的參與情況和每個傳感器的可用能量而將能量感知度量標準應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)管理。由于網(wǎng)關(guān)15、25和35向傳感器發(fā)送配置命令，所以網(wǎng)關(guān)15、25和35負責(zé)管理傳輸時間并建立輸出消息的路由。因此，管理傳感器消息流量的網(wǎng)絡(luò)拓撲可視為網(wǎng)關(guān)15、25和35的邏輯擴展，特別是將所有傳感器100讀取值轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)關(guān)15、25和35以實現(xiàn)合并且進行應(yīng)用特定的處理。
每個傳感器100及其相應(yīng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點15、25或35之間的傳輸路由用表格表示，該表格中指定了一個傳感器或節(jié)點與另一傳感器或節(jié)點之間的消息路徑。在了解群集拓撲的網(wǎng)關(guān)15、25或35中為傳感器數(shù)據(jù)設(shè)置路由。集中式和分布式路由選擇都要求在每次網(wǎng)絡(luò)拓撲改變時維護路由表。雖然分布式方案可擴展用于更大的網(wǎng)絡(luò)，但更新路由表并確保局部版本之間的一致性導(dǎo)致傳感器節(jié)點消耗大量計算和通信資源，從而限制了本已有限的傳感器能量中可專用于應(yīng)用的能量部分。另外，由于傳感器的無線電接收器可無意中聽到不是發(fā)送給它們的路由消息，因此，在傳感器之間交換數(shù)據(jù)將產(chǎn)生過多的流量而不必要地消耗能量。
另一方面，基于群集的本集中式路由選擇方案簡單，適合傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性。由于傳感器負責(zé)數(shù)據(jù)處理和通信，因此，從資源受限的傳感器節(jié)點不進行路由選擇決策是有利的。另外，由于網(wǎng)關(guān)15、25或35具有網(wǎng)絡(luò)群集范圍的視圖，因此，路由選擇決策應(yīng)比基于傳感器級局部視圖的決策更加有效。假定網(wǎng)關(guān)將傳感器100組織到群集中，則在設(shè)置消息路由時可將用于數(shù)據(jù)處理的能量、剩余傳感器能量、傳感器位置、接收數(shù)據(jù)和鏈路流量可接受的等待時間有效地一并納入考慮。另外，了解群集范圍內(nèi)傳感器狀態(tài)可增強媒體訪問控制的穩(wěn)健性和效率，這是因為關(guān)閉節(jié)點接收器的決策將比基于本地MAC協(xié)議的決策更精確且更具確定性。雖然集中式路由選擇的伸縮性受群集中傳感器巨大數(shù)量的限制，但可部署更多的網(wǎng)關(guān)。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)促進了確保可伸縮性的群集概念。
群集中的傳感器節(jié)點可以處于下列四個主要狀態(tài)之一僅檢測、僅中繼、檢測-中繼和不活動。在檢測狀態(tài)，節(jié)點的檢測電路開啟，并且以恒定速率向網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)。在中繼狀態(tài)，傳感器不檢測目標，但其通信電路會開啟以中繼其它活動節(jié)點的數(shù)據(jù)。當(dāng)傳感器既檢測目標又中繼其它節(jié)點的消息時，則被視為處于檢測-中繼狀態(tài)。否則，傳感器被視為不活動傳感器，并可關(guān)閉其檢測和通信電路。節(jié)點狀態(tài)是在網(wǎng)關(guān)根據(jù)當(dāng)前傳感器組織、傳感器電池電量和期望的網(wǎng)絡(luò)性能量度進行判斷的。
在每個群集中，網(wǎng)關(guān)15、25或35利用數(shù)據(jù)處理器103、無線電發(fā)送器102和接收器101的基于模型的能量消耗，跟蹤傳感器電池106的壽命，如圖3所示。網(wǎng)關(guān)將通過查詢所有活動傳感器以獲得實際的電池電量，定期調(diào)整其傳感器剩余能量視圖。網(wǎng)絡(luò)的基本操作由兩個交替周期組成數(shù)據(jù)周期和路由選擇周期。
圖2顯示了在目標跟蹤任務(wù)期間傳感器網(wǎng)絡(luò)的典型的群集示例。在數(shù)據(jù)周期期間，檢測目標的節(jié)點將其數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。在路由選擇周期期間，網(wǎng)絡(luò)中每個傳感器的狀態(tài)由網(wǎng)關(guān)確定，并且隨后會通知節(jié)點其新分配的狀態(tài)及如何對數(shù)據(jù)進行路由。
由于開銷和數(shù)據(jù)分組丟失，網(wǎng)關(guān)的能量模型會有一些不精確。由于我們相信刷新更新及精細調(diào)整的路由選擇參數(shù)可校正一定容限內(nèi)的偏差，因此，近似模型仍可接受，因為我們相信，不斷進行的更新連同對路由參數(shù)的細調(diào)可以校正在一定可容忍極限內(nèi)的偏差。網(wǎng)關(guān)的高計算開銷也是可接受的，因為它具有比傳感器節(jié)點寬松得多的功率限制。源路由選擇的可伸縮性問題通過使用網(wǎng)絡(luò)群集方法加以解決，其中，每個群集由其網(wǎng)關(guān)節(jié)點管理。
參照圖4和圖5，可將對網(wǎng)絡(luò)進行路由選擇44和對網(wǎng)絡(luò)重選路由47的方法步驟概括為最低成本路由優(yōu)化問題。對此最低成本路由選擇問題加以擴展，增加對時延限制的考慮以保證端對端時延要求。
圖7說明如何用擴展的Dijkstra算法來部分地表示本方法的路由選擇功能(步驟44和47)。此功能可視為一對多最短路徑算法的變形。要優(yōu)化路由，目的功能需要考慮許多其它因素，主要是節(jié)能和降低時延。對于路徑受限路由選擇問題，可使用擴展的Dijkstra算法方案，同時消除任何不能滿足時延限制的不可行路徑。
給定一個傳感器網(wǎng)絡(luò)的群集，假定它們通過具有與各方向相關(guān)的成本的雙向無線鏈路連接。由于各端節(jié)點的能級不同，所以各鏈路可具有對應(yīng)各方向的不同的成本。兩個傳感器之間的路徑成本定義為所遍歷的鏈路成本之和。對于每個啟用檢測的節(jié)點，路由算法應(yīng)找出從此傳感器到網(wǎng)關(guān)的最低成本路徑。路由算法可使用轉(zhuǎn)置屬性找出從網(wǎng)關(guān)到啟用檢測的節(jié)點的最短路徑。
至此，所采用的路由算法幾乎都是典型的Dijkstra算法。我們對此算法作了擴展，以將節(jié)能、時延優(yōu)化和其它傳感器相關(guān)的屬性納入考慮。首先，重新定義每個鏈路的成本函數(shù)以便將傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的特性納入考慮。隨后，我們將定義新的過程以針對傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更多地定制路由。有利的是，我們的集中式自適應(yīng)路由方案會對網(wǎng)絡(luò)中的條件變化作出反應(yīng)，在網(wǎng)絡(luò)中，從集中控制之下的所有節(jié)點收集信息。
再參照圖5和圖6，圖中顯示了無線網(wǎng)絡(luò)的新鏈路成本函數(shù)。對網(wǎng)絡(luò)進行路由選擇的步驟44由構(gòu)建將圖5所示的成本函數(shù)降到最小的節(jié)點到節(jié)點的鏈路列表。成本函數(shù)是每兩個節(jié)點i和j之間鏈路所需的成本因數(shù)總和。
通信成本因數(shù)CF1是反應(yīng)無線發(fā)送功率成本的功率相關(guān)因數(shù)，無線發(fā)送功率與取決于環(huán)境特性的距離的指數(shù)冪L成比例。發(fā)送傳感器越接近目的地網(wǎng)關(guān)，其通信成本因數(shù)CF1將越小，從而使該節(jié)點到節(jié)點的鏈路對路由選擇更具吸引力。距離C0上發(fā)送功率的增量變化是發(fā)送電路所需的功率。只有一小部分發(fā)送的信號會被接收到，因此，實際的發(fā)送功率會隨距離按指數(shù)L增加。
可用能量成本因數(shù)CF2是功率相關(guān)的因數(shù)，該因數(shù)有利于在路由選擇步驟44期間具有較多能量的節(jié)點。傳感器具有的能量越多，則對路由選擇而言越好。具有充足能量的節(jié)點預(yù)計持續(xù)時間長，因此提高了為路由而選定的路徑的可靠性。函數(shù)F對每個傳感器電池中的可用能量建模。
能量消耗率成本因數(shù)CF3慮及當(dāng)前能量消耗率C2、傳感器可作為檢測傳感器使用的最長時間MAXTIME以及按現(xiàn)有消耗率預(yù)計的時間Tj。能量消耗率成本因數(shù)CF3會在傳感器電池能量耗盡時增加，且不喜獲過度使用的節(jié)點，即便它們剩有許多能量。
啟用成本因數(shù)CF4表示每個特定傳感器的中繼啟用成本C3和檢測啟用成本C4之和。這些啟用成本是啟用傳感器檢測和數(shù)據(jù)中繼功能所需的能量開銷。啟用成本因數(shù)CF4因數(shù)有利于使用當(dāng)前已啟用的節(jié)點而非當(dāng)前不活動的節(jié)點，并且不利于將啟用檢測的節(jié)點用作中繼節(jié)點，這是因為這些節(jié)點中的每個節(jié)點已經(jīng)在其檢測電路中消耗了一定能量。有利的是，啟用成本因數(shù)CF4使傳感器網(wǎng)絡(luò)可消耗最少的功率并仍允許實現(xiàn)最大的目標覆蓋范圍。
路由選擇成本因數(shù)CF5限制與傳感器的連接的最大數(shù)量。額外的成本C5用于避免添加超出每條中繼連接限制的路徑。此因數(shù)有助于不選擇過負荷且啟用中繼的節(jié)點，以便延長其壽命。有利的是，使用路由選擇成本因數(shù)CF5提高了總的系統(tǒng)可靠性，這是因為在不止一條傳輸路徑上的節(jié)點比在單條傳輸路徑上的節(jié)點更重要。
時延成本因數(shù)CF6慮及了無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣瘸杀綜6。傳感器離網(wǎng)關(guān)越遠，從其發(fā)送消息需要的無線通信時延就越長。比之于距離較遠的節(jié)點，時延成本因數(shù)CF6更有利于較近的節(jié)點。
排隊成本因數(shù)CF7慮及了整體負荷成本C7，例如，每個路由經(jīng)過傳感器的消息的存儲轉(zhuǎn)發(fā)進程。排隊成本因數(shù)CF7因數(shù)還慮及了中繼節(jié)點上的整體數(shù)據(jù)消息負荷，其中，整體負荷是一些啟用檢測節(jié)點的總數(shù)，這些啟用檢測的節(jié)點的數(shù)據(jù)消息經(jīng)由通過此傳感器的路由發(fā)送到網(wǎng)關(guān)15、25或35。排隊成本因數(shù)CF7不利于具有較長隊列長度的中繼節(jié)點，允許系統(tǒng)避免丟棄數(shù)據(jù)分組或使其延遲。
為了滿足路由算法中的一些網(wǎng)絡(luò)性能度量標準，網(wǎng)關(guān)應(yīng)知道每個節(jié)點電池中的剩余容量。網(wǎng)關(guān)并不要求每個傳感器通知網(wǎng)關(guān)其剩余電池容量(這可能會消耗大量的電池能量)，而是維護每個節(jié)點的能量模型。網(wǎng)關(guān)利用因起始傳感器節(jié)點至網(wǎng)關(guān)的路徑上節(jié)點剩余電池容量改變而接收到的每個分組更新此模型。
由于模型不精確、通信錯誤導(dǎo)致的分組丟失或因節(jié)點緩沖區(qū)溢出而導(dǎo)致的分組丟失，能量模型可能與實際傳感器電池電量有偏差。這種偏差會導(dǎo)致路由選擇決策不準確，從而可能影響網(wǎng)絡(luò)性能。為了補償這種偏差，節(jié)點定期(以低頻度)刷新網(wǎng)關(guān)能量模型。包括不活動節(jié)點在內(nèi)的所有節(jié)點在預(yù)先指定的時間發(fā)送其刷新分組，隨后在預(yù)定時間打開其接收器以便聽取網(wǎng)關(guān)的路由選擇決策。這要求節(jié)點和網(wǎng)關(guān)如前面假設(shè)的一樣保持同步。
如果節(jié)點刷新分組因通信錯誤丟失，則網(wǎng)關(guān)假設(shè)傳感器在下一周期不起作用，從而導(dǎo)致此節(jié)點關(guān)閉。但是，這種情況可在下一次刷新中校正。另一方面，如果從網(wǎng)關(guān)到節(jié)點的路由選擇決策分組丟失，則有兩種備選方案節(jié)點可自行關(guān)閉。其優(yōu)點是減少沖突，但如果節(jié)點在檢測或中繼狀態(tài)，則可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)分組丟失。除非通過選擇冗余傳感器和/或使用特殊的數(shù)據(jù)合并技術(shù)而可以容忍，否則傳感器數(shù)據(jù)丟失可能是個問題。
節(jié)點可維護其以前的狀態(tài)。這可以保持數(shù)據(jù)分組，特別是如果節(jié)點的新狀態(tài)碰巧與其舊狀態(tài)相同。然而，如果情況不是這樣，則此節(jié)點傳輸與其它節(jié)點傳輸產(chǎn)生沖突的可能性會增加。
有利的是，本發(fā)明方法包括了可動態(tài)加以調(diào)整，以對傳感器組織改變作出最優(yōu)化響應(yīng)的重選路由步驟47。對于目標跟蹤傳感器網(wǎng)絡(luò)，選擇的傳感器將隨目標移動而變化。為了確保檢測數(shù)據(jù)的傳送和對目標的正確跟蹤，路由算法必須適應(yīng)活動傳感器選擇的變化。此外，網(wǎng)關(guān)15、25或35將持續(xù)監(jiān)控在進行數(shù)據(jù)處理(檢測)或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組(中繼)的每個傳感器的可用能級。重選路由基于下列三個標準1.傳感器重組如果發(fā)生的事件要求重新選擇活動傳感器，則網(wǎng)關(guān)可重選路由。
2.傳感器電池能級如果任一活動傳感器的電池電量下降到某一能級，則網(wǎng)關(guān)可重選路由。
3.能量模型調(diào)整在從傳感器收到更新狀態(tài)后，也可重選路由。能量模型改變可能影響當(dāng)前路由的最優(yōu)性，因此要產(chǎn)生新的路由。
所有節(jié)點在預(yù)定時間打開其接收器101以便聽取網(wǎng)關(guān)的路由選擇決策及其本地路由表(如果節(jié)點的新狀態(tài)為中繼狀態(tài))。這意味著應(yīng)在同一預(yù)定時間重新執(zhí)行所有路由選擇。為了節(jié)約節(jié)點的能量，特別是在刷新分組從節(jié)點不經(jīng)中繼直接傳送到網(wǎng)關(guān)時，可以低頻度執(zhí)行刷新周期。
雖然新的路由由選擇協(xié)議與MAC層協(xié)議無關(guān)，但選擇特定的MAC層協(xié)議可增強性能。最新研究結(jié)果表明無線網(wǎng)絡(luò)接口消耗了總功率中相當(dāng)大的一部分。測量顯示在諸如萬維網(wǎng)瀏覽器或電子郵件等典型應(yīng)用上，接口打開和閑置時消耗的能量多于接收分組的成本。這是因為接口閑置的時間通常長于實際接收分組的時間。此外，狀態(tài)之間的切換(即，關(guān)閉、閑置、接收、發(fā)送)消耗了時間和能量。因此，在無線系統(tǒng)中，可改動并細調(diào)媒體訪問協(xié)議以增強能量效率。
在一個實施例中，本發(fā)明的方法使用基于時分多址(TDMA)的MAC層，在該層中，時隙分配由網(wǎng)關(guān)15、25或35管理。網(wǎng)關(guān)15、25或35通知各傳感器應(yīng)該使用什么時隙來接收其它節(jié)點的傳輸以及傳感器本身可使用什么時隙來進行傳輸。
圖8顯示了典型的各階段序列的示例。協(xié)議由四個主要階段組成數(shù)據(jù)傳送、刷新、事件觸發(fā)的重選路由及基于刷新的重選路由階段。在數(shù)據(jù)傳送階段，傳感器在分配給它們的時隙中發(fā)送其數(shù)據(jù)。中繼器使用其轉(zhuǎn)發(fā)表，將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)關(guān)。不活動的傳感器節(jié)點保持關(guān)閉直至發(fā)送狀態(tài)更新或接收路由廣播消息時才打開。
刷新階段用于更新網(wǎng)關(guān)的傳感器模型。此階段是周期性的，在多個數(shù)據(jù)傳送階段后發(fā)生。定期調(diào)整傳感器狀態(tài)增強了路由選擇決策的質(zhì)量并校正了假設(shè)傳感器模型中的任何誤差。在刷新階段，網(wǎng)絡(luò)中的每個傳感器使用其預(yù)分配的時隙號將其狀態(tài)(能級、狀態(tài)、位置等)通知給網(wǎng)關(guān)。假設(shè)在此階段未發(fā)送信息的任一傳感器不起作用。如果傳感器仍在起作用，但通信錯誤導(dǎo)致其分組丟失，則可在下一刷新階段中校正其狀態(tài)。此階段的時隙大小比數(shù)據(jù)傳送階段的時隙大小更小，這將在下面加以解釋。
如前所述，在傳感器能量低于某個門限時，在從傳感器收到狀態(tài)更新后，或者在傳感器組織中有改變時，需要重選路由(步驟47)。由于我們所用方法中的媒體訪問是基于時間的，因此，必須使重選路由保持為可預(yù)先安排的同步事件。為適應(yīng)重選路由原因的變化速度，設(shè)計了兩個階段用于重選路由且按不同頻度來調(diào)度。第一個階段稱為基于事件的重選路由，允許網(wǎng)關(guān)對傳感器組織改變和一個傳感器的可用能量低于預(yù)設(shè)可接受水平時做出反應(yīng)。第二個路由選擇階段緊接在刷新階段終止后發(fā)生。在兩個階段期間，網(wǎng)關(guān)運行路由算法，在預(yù)分配給各傳感器的時隙中將新路由發(fā)送給各傳感器，并將各傳感器的如表1所示的狀態(tài)和時隙號通知給各傳感器。假定事件可能在任一時間發(fā)生，并應(yīng)在可接受的等待時間內(nèi)予以處理，則以比基于刷新的重選路由高的頻度調(diào)度基于事件的重選路由階段。如果不存在需要對消息重選路由的任何事件，則事件觸發(fā)的重選路由階段變成閑置期。
表1MAC協(xié)議階段的概括說明

由于為傳感器網(wǎng)絡(luò)中每個傳感器分配了用于在刷新階段用于發(fā)送而在重選路由階段用于接收的時隙，因此刷新和重選路由階段的長度是固定的。同樣地，數(shù)據(jù)傳送階段的長度也是固定的。雖然活動節(jié)點的數(shù)量隨重選路由階段到另一階段而改變，但數(shù)據(jù)傳送階段的長度應(yīng)該與數(shù)據(jù)發(fā)送率相關(guān)，而不是與活動節(jié)點數(shù)量相關(guān)。如果數(shù)據(jù)傳送階段的長度取決于活動節(jié)點的數(shù)量，則傳感器空閑時會消耗功率。應(yīng)注意，在系統(tǒng)設(shè)計期間，應(yīng)確定數(shù)據(jù)傳送階段的長度，以便適應(yīng)群集中可能處于活動狀態(tài)的最大數(shù)量的傳感器。由于所有階段的長度是固定的，所以可以從開始就對刷新和重選路由階段的周期達成一致，并且不必包括在路由選擇分組中。
表2顯示了相應(yīng)階段分組的說明。數(shù)據(jù)傳送階段所用的數(shù)據(jù)分組中包含始發(fā)傳感器ID，以便網(wǎng)關(guān)可調(diào)整發(fā)送方和中繼傳感器的能量模型。另外，傳感器ID標識檢測數(shù)據(jù)的位置和上下文，以便進行應(yīng)用特定的處理。刷新分組包括最近的可用能量測量值。在優(yōu)選實施例中，傳感器100是移動的，并且可按特定任務(wù)的需要移動到新地理位置。
表2不同分組類型的說明

路由選擇分組的內(nèi)容取決于接收傳感器節(jié)點的新狀態(tài)。如果傳感器100不活動，則分組只包括目的地節(jié)點的ID。如果傳感器100設(shè)為對環(huán)境進行檢測，則分組包括數(shù)據(jù)發(fā)送率和要在其中發(fā)送這些數(shù)據(jù)的時隙。另外，要設(shè)為檢測狀態(tài)的節(jié)點將獲悉傳感器必須覆蓋的傳輸范圍?；旧?，如路由算法所規(guī)定那樣，發(fā)送功率應(yīng)足夠到達由此傳感器到網(wǎng)關(guān)的路徑上的下一中繼器。中繼傳感器將接收確定數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)目的地以及要包括的傳輸?shù)霓D(zhuǎn)發(fā)表。
轉(zhuǎn)發(fā)表由如下形式的有序?qū)M成(時隙、數(shù)據(jù)始發(fā)節(jié)點和傳輸范圍)?！皶r隙”項指定何時啟用接收器以接收輸入分組?！霸垂?jié)點”是最初發(fā)送此數(shù)據(jù)分組的傳感器，以及“發(fā)送功率”是要用于發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送功率。此發(fā)送功率應(yīng)足夠到達從始發(fā)傳感器到網(wǎng)關(guān)的路徑上的下一中繼器。應(yīng)注意，未指定數(shù)據(jù)路由上的中間傳感器。因此，中繼節(jié)點只要知道數(shù)據(jù)始發(fā)節(jié)點便足夠了。傳輸范圍確保亦被告知轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)分組的下一中繼節(jié)點可清楚地接收數(shù)據(jù)分組，如此等等。由于要維護的路由表大小很小，并且路由改變將更快中繼到傳感器，因此，此類方案大大簡化了實現(xiàn)，因為要維護的路由表大小非常小，且路由變化較迅速以與傳感器進行通信。此類簡化對傳感器所具有的有限計算資源非常適合。通過分配冗余傳感器和應(yīng)用分析技術(shù)，依靠傳感器組織和智能數(shù)據(jù)合并就可容忍數(shù)據(jù)分組丟失。
刷新和重選路由階段的時隙大小是相同的，這是因為它們涉及群集中的所有傳感器節(jié)點。這兩個階段的時隙均小于數(shù)據(jù)傳送階段的時隙。這有兩個原因。首先，路由選擇分組一般比數(shù)據(jù)分組小。其次，在數(shù)據(jù)傳送階段，許多節(jié)點已關(guān)閉，這促使采用更大的時隙。在其它階段，所有節(jié)點必須開啟并與網(wǎng)關(guān)進行通信。為避免分組在傳輸期間發(fā)生沖突，刷新和重選路由階段的時隙大小應(yīng)等于如網(wǎng)關(guān)所計算的，發(fā)送具有最大長度的路由選擇分組所需時間加上在網(wǎng)絡(luò)中的最大傳播時間。數(shù)據(jù)傳送階段的時隙大小等于發(fā)送具有最大長度的數(shù)據(jù)分組所需時間加上在網(wǎng)絡(luò)中的最大傳播時間。
現(xiàn)在參照圖9，該圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的時隙分配示例。時隙分配由網(wǎng)關(guān)執(zhí)行并在重選路由階段通知到節(jié)點?？刹捎貌煌乃惴▉磉M行時隙分配。目前，根據(jù)各傳感器的當(dāng)前負荷，為各傳感器分配用于傳輸?shù)亩鄠€時隙。此時隙分配是連續(xù)的。節(jié)點1、4和5充當(dāng)傳感器，因此為它們分配了一個用于傳送其數(shù)據(jù)的時隙。傳感器2用作傳感器1和4的中繼器，因此為它分配了兩個時隙。傳感器3充當(dāng)傳感器和中繼器。為它分配了一個用于傳送其自己的傳感器數(shù)據(jù)的時隙和3個用于中繼其它傳感器分組的時隙。在此示例中，網(wǎng)關(guān)將如下信息通知給各傳感器即各傳感器應(yīng)從哪些時隙接收其他傳感器的分組，以及可將哪些時隙用于傳送自己的分組。例如，網(wǎng)關(guān)通知傳感器3，它應(yīng)在時隙2-4中啟用其接收器(對應(yīng)于節(jié)點2和5的發(fā)送時隙)以接收分組，以及它可以使用時隙5-8以發(fā)送其分組。
應(yīng)注意的是此處連續(xù)的時隙分配算法可導(dǎo)致瞬間緩沖區(qū)溢出。例如，如果圖9中的傳感器3僅具有用于兩個分組的緩沖區(qū)，則它可能在時隙2-4中接收來自節(jié)點2和5的三個分組。這可能因緩沖區(qū)溢出而導(dǎo)致分組丟失。但是，如果發(fā)送和接收時隙是交錯的，則此溢出不會發(fā)生。
本發(fā)明詳細說明中使用的首字母縮寫詞列表下面是按字母順序排列的說明書中所用首字母縮寫詞的列表。
GPS 全球定位衛(wèi)星MAC 媒體訪問控制QoS 服務(wù)質(zhì)量TDMA時分多址備選實施例在不背離本發(fā)明精神或范圍的情況下可設(shè)計各種備選實施例。例如，各個傳感器和網(wǎng)關(guān)可以是移動的而非固定的。
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)建和管理包括無線傳感器節(jié)點(100)的網(wǎng)絡(luò)的方法，其中每個傳感器能夠檢測環(huán)境參數(shù)，接收數(shù)字數(shù)據(jù)，傳送數(shù)字數(shù)據(jù)以及中繼從另一傳感器接收的數(shù)字數(shù)據(jù)，所述方法包括以下步驟a)在預(yù)定地理區(qū)域上部署(步驟41)傳感器；b)確定(步驟42)每個傳感器的地理位置；c)將所述傳感器群集(步驟43)到多個組中，其中每個組還包括負責(zé)從所述組的每個傳感器將數(shù)據(jù)中繼到控制節(jié)點(11)的網(wǎng)關(guān)；d)在每個網(wǎng)關(guān)使用群集范圍內(nèi)的路由表和在所述傳感器上的較小的本地轉(zhuǎn)發(fā)表，設(shè)置(步驟44)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)路由以將能量消耗降到最小，所述路由選擇和轉(zhuǎn)發(fā)表確定i.每個傳感器是否將要直接從所述網(wǎng)關(guān)中的一個特定網(wǎng)關(guān)，或者經(jīng)特定的多個其它所述傳感器的中繼間接利用一個所述網(wǎng)關(guān)來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；以及ii.每個傳感器將何時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；e)通過使用數(shù)學(xué)等式對每個傳感器上可用能量建模(步驟45)，其中，所述等式慮及了所述傳感器執(zhí)行不同功能的所需時間及每個功能消耗的能量；所述不同功能包括，i.檢測環(huán)境參數(shù)；ii.接收數(shù)字數(shù)據(jù)；以及iii.發(fā)送數(shù)字數(shù)據(jù)；f)檢測(步驟46)環(huán)境參數(shù)并將數(shù)據(jù)中繼到所述控制節(jié)點；以及g)重新設(shè)置(步驟47)所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)路由以補償每個傳感器可用能量的改變。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對所述網(wǎng)絡(luò)進行路由選擇的所述步驟(步驟44)使所述網(wǎng)絡(luò)的總成本函數(shù)最小，其特征在于所述總成本函數(shù)還包括以下成本因數(shù)a)通信成本因數(shù)(CF1)；b)可用剩余能量成本因數(shù)(CF2)，它有利于具有較多能量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點或具有較少能量的那些節(jié)點；c)能量消耗率成本因數(shù)(CF3)，即不利于將啟用檢測的節(jié)點用作中繼節(jié)點的啟用檢測成本因數(shù)(CF3)；d)啟用成本因數(shù)(CF4)，它有利于使用當(dāng)前啟用的節(jié)點而不利于當(dāng)前不活動的節(jié)點，并且不利于將啟用檢測的節(jié)點用作中繼節(jié)點；以及e)路由選擇成本因數(shù)(CF5)，它避免添加成本超出預(yù)定最大值的通信路徑。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對所述網(wǎng)絡(luò)重選路由的所述步驟(步驟47)基于以下三個標準a)傳感器重組，當(dāng)發(fā)生需要重新選擇活動傳感器的事件時；b)傳感器電池電量改變；以及c)調(diào)整對傳感器上能量建模的所述數(shù)學(xué)等式。
4.一種管理包括無線傳感器節(jié)點(100)的網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于每個傳感器能夠檢測環(huán)境參數(shù)，接收數(shù)字數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)字數(shù)據(jù)以及中繼從另一傳感器接收的數(shù)字數(shù)據(jù)，所述方法包括以下步驟a)通過創(chuàng)建詳細說明所述網(wǎng)絡(luò)互連性的表格，設(shè)置(步驟44)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)路由以將能量消耗降到最小，其中，所述互連性針對每個所述不同傳感器定義，(i)該傳感器是否將要直接從所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點中的一個特定網(wǎng)關(guān)節(jié)點或經(jīng)由特定的多個其它所述傳感器中繼而間接利用一個所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；以及(ii)該傳感器將何時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；b)通過使用數(shù)學(xué)等式對每個傳感器的可用能量建模(步驟45)，其中，所述等式慮及了所述傳感器執(zhí)行不同功能的時間量及每種功能消耗的能量；所述不同功能包括，i)檢測環(huán)境參數(shù)；ii)接收數(shù)字數(shù)據(jù)；以及iii)發(fā)送數(shù)字數(shù)據(jù)；(c)檢測(步驟46)環(huán)境參數(shù)并將數(shù)據(jù)中繼到所述控制節(jié)點；以及(d)重新設(shè)置(步驟47)所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)路由以補償每個傳感器可用能量的改變。
5.一種管理傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括b)多個傳感器，每個傳感器能夠檢測環(huán)境參數(shù)，所述傳感器安排在多個群集中；c)與每個所述群集相關(guān)聯(lián)并從其群集中的所述傳感器接收傳感器數(shù)據(jù)的網(wǎng)關(guān)，所述網(wǎng)關(guān)包括詳細說明其群集中所述傳感器互連性的表格，對它的每個傳感器的可用能量建模，以及向其傳感器發(fā)送控制信號以根據(jù)所述傳感器可用能量的改變而改變其傳感器的連接；以及d)從每個網(wǎng)關(guān)接收傳感器數(shù)據(jù)的控制處理器。
全文摘要
以能量感知方式管理傳感器網(wǎng)絡(luò)的方法包括以下步驟將傳感器群集以將能量消耗降到最?。粚W(wǎng)絡(luò)進行路由選擇(步驟44)；建立每個傳感器上可用能量的模型(步驟45)；以及在傳感器電池電量低于預(yù)定值時，或者在能量模型由于偏離傳感器的實際能量狀態(tài)而進行調(diào)整時對網(wǎng)絡(luò)重選路由(步驟47)。
文檔編號H04L12/28GK1561509SQ02819089
公開日2005年1月5日 申請日期2002年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月3日
發(fā)明者M·F·尤尼斯, K·A·阿里斯哈, M·A·尤塞夫 申請人:霍尼韋爾國際公司