專利名稱：基于流量控制的ant節(jié)點電源節(jié)能方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源技術(shù)，尤其是一種ANT無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電源節(jié)通技術(shù)，尤其涉及一種無線節(jié)點在數(shù)據(jù)傳輸時根據(jù)流量負載自動調(diào)整能耗的基于流量控制的ANT節(jié)點電源節(jié)能方法。
背景技術(shù)：
ANT無線網(wǎng)絡(luò)是一種拓撲結(jié)構(gòu)非常靈活的網(wǎng)絡(luò)，它既可以用于小型無線網(wǎng)絡(luò)，也可以用于大型復(fù)雜的無線網(wǎng)絡(luò)中。ANT網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點有著各種不同的數(shù)據(jù)源，可以同時分屬不同的網(wǎng)絡(luò)，并且在不同的通道上，既可以作為主節(jié)點，也可以作為從節(jié)點，因此節(jié)點節(jié)能是ANT網(wǎng)絡(luò)中的難題之一。
目前，無線網(wǎng)絡(luò)中普遍采用的MAC協(xié)議，如SMAC，TMAC, PMAC和QMAC都已被提出，然而這些MAC協(xié)議會導(dǎo)致長時間的延遲并且不能自適應(yīng)ANT無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的負載流量，大部分無線傳感器節(jié)點的能量被浪費在等待其它節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時的空閑偵聽階段，并且節(jié)點只能向未處于休眠模式的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)，在這種條件下，節(jié)點需要經(jīng)常檢查其它節(jié)點是否處于喚醒和準(zhǔn)備傳輸狀態(tài)，因此會增加更多的能耗。傳統(tǒng)的基于同步-周期休眠/喚醒的節(jié)能機制在無線ANT網(wǎng)絡(luò)中遇到了很多困難，這主要是由于同步困難引起的。在大規(guī)模、高密度、多跳、移動性網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，時鐘同步的開銷很大。一個極端的例子是兩個各自同步的子網(wǎng)絡(luò)，如果移動到一起，這兩個網(wǎng)絡(luò)會互相異步，造成網(wǎng)絡(luò)分化。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的ANT無線網(wǎng)絡(luò)因采用靈活的網(wǎng)絡(luò)部署帶能能耗高的問題，提出一種基于流量控制的ANT節(jié)點電源節(jié)能方法。它不僅改善了傳統(tǒng)節(jié)能機制的缺點，而且提供了一種新的自適應(yīng)調(diào)整節(jié)能策略，可以在各種模式的數(shù)據(jù)源下，保持良好的性倉泛。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種基于流量控制的ANT節(jié)點電源節(jié)能方法，其特征是:所述ANT無線網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點采用自適應(yīng)流量負載的方法來減少喚醒和等待傳輸時間，在保證發(fā)送數(shù)據(jù)完整的情況下，自主選擇數(shù)據(jù)發(fā)送的喚醒時間間隙；ANT節(jié)點通過流量負載調(diào)整喚醒時隙，獲得最大的生命周期同時確保正常的通信。
所述的時隙劃分是按照Quorum系統(tǒng)來定義的,采用Grid Quorum系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)定義為:將U={1……N}，N=n2個元素排列在nXn的柵格上，選取任意一行和任意一列元素組成Qi,所有的Qi組成的集合就是Grid Quorum系統(tǒng)，Q1為Quorum。此算法思想為采用分布式的方法，使節(jié)點的喚醒時隙成特定分布，保證相互之間時隙有交疊，且喚醒時隙占總時間的比列為最小。
本發(fā)明所述的節(jié)點喚醒通信時刻必須先根據(jù)流量負載P的大小，得出每個節(jié)點周期的喚醒時間間隔認=#和喚醒時隙T。然后通過比較節(jié)點Qr的大小，選擇合適的喚醒時刻進行通信。
本發(fā)明采用異步節(jié)能機制，配合自適應(yīng)調(diào)整機制，減少了不必要的數(shù)據(jù)同步，同時在局部時間/空間區(qū)域內(nèi)保證必要的同步。
本發(fā)明的ANT節(jié)點可以在各種模式的數(shù)據(jù)源下，自適應(yīng)數(shù)據(jù)負載大小，減少節(jié)點喚醒時間周期，保持良好的節(jié)能性能。
本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明能夠使ANT無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，通過流量負載來自適應(yīng)調(diào)節(jié)節(jié)點的睡眠持續(xù)時間，有效延長網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的生命周期。
2、本發(fā)明能夠設(shè)置每個ANT節(jié)點的喚醒時間表，盡可能無沖突地實現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)后休眠，并在需要數(shù)據(jù)收發(fā)時激活，從而減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點空閑偵聽時間，節(jié)省電源能量消耗。
3、本發(fā)明采用一種分布式的方法，使節(jié)點的激活時隙成一種特定分布，保證互相之間時隙有交疊，且激活時隙占總時間的比例達到最小化。
4、本發(fā)明提供了一種新的異步節(jié)能機制，配合自適應(yīng)調(diào)整策略，減少了不必要的數(shù)據(jù)同步，同時在局部時間/空間區(qū)域內(nèi)保證必要的同步，并且可以在各種模式的數(shù)據(jù)源下，保持良好的節(jié)能性能。


圖1是本發(fā)明所描述的ANT無線網(wǎng)絡(luò)示意圖。
圖2是本發(fā)明所描述的時隙劃分示意圖。
圖3是本發(fā)明所描述的節(jié)點通信時刻表示意圖。
圖4是本發(fā)明的ANT節(jié)點電源節(jié)能工作流程示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳盡的說明。
如圖1所示，本發(fā)明的ANT無線網(wǎng)絡(luò)由傳感器、中繼和集中器組成。集中器節(jié)點的本質(zhì)特征是接收并處理各個數(shù)據(jù)源下的數(shù)據(jù)，保證在各種模式的數(shù)據(jù)源下，節(jié)點之間能夠有效的相互通信。其中一個例子是運動監(jiān)測系統(tǒng)。運動手表中嵌入集中器，用來接收、處理和記錄各個傳感器節(jié)點發(fā)送來的數(shù)據(jù)，傳感器節(jié)點包括溫度，心率，GPS定位，血壓和速度等，分別固定于人體各個部位，從而組成基于ANT無線傳感網(wǎng)絡(luò)的運動監(jiān)測系統(tǒng)。集中器也可以通過中繼和其它ANT設(shè)備相連接，這樣可以實現(xiàn)ANT無線網(wǎng)絡(luò)的大范圍覆蓋。
圖2為本發(fā)明所描述的時隙劃分示意圖。設(shè)定流量負載數(shù)據(jù)包長度L=12，將流量負載劃分為低、中、高和超高四種情況。當(dāng)流量負載為低時，選擇時隙劃分表的第一列時隙進行傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)流量負載為中等時，選擇時隙劃分表的第一列和第二列時隙進行傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)流量負載為高時，選擇時隙劃分表的第一列、第二列和第三列時隙進行傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)流量負載為超高時，選擇全部時隙進行數(shù)據(jù)傳輸。將時隙設(shè)置為nXn(n=4)的矩陣，假設(shè)P為流量負載，遼=# (Ν=η2)為每個周期的喚醒時間間隔，假設(shè)接收節(jié)點在發(fā)送節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包L時完全喚醒，喚醒時隙為T則有:
Qr = 4Ν, T=I, η+1, 2η+1, 3η+1 I 彡 ρ 彡 權(quán)利要求
1.一種基于流量控制的ANT節(jié)點電源節(jié)能方法，其特征是:所述ANT無線網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點采用自適應(yīng)流量負載的方法來減少喚醒和等待傳輸時間，在保證發(fā)送數(shù)據(jù)完整的情況下，自主選擇數(shù)據(jù)發(fā)送的喚醒時間間隙；ANT節(jié)點通過流量負載調(diào)整喚醒時隙，獲得最大的生命周期同時確保正常的通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的時隙劃分按照Quorum系統(tǒng)定義，將U= {I……N}，N=n2個元素排列在ηXη的柵格上，選取任意一行和任意一列元素組成Qi，所有的Qi組成的集合就是Grid Quorum系統(tǒng),Qi為Quorum,采用分布式的方法,使節(jié)點的喚醒時隙按設(shè)定分布，保證相互之間時隙有交疊，且喚醒時隙占總時間的比列為最小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述的節(jié)點喚醒通信時刻其特征是先根據(jù)流量負載P的大小，得出每個節(jié)點周期的喚醒時間間隔α=#和喚醒時隙τ。然后比較節(jié)點a的大小，選擇合適的喚醒時刻進行通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是采用異步節(jié)能機制，配合自適應(yīng)調(diào)整機制，減少不必要的數(shù)據(jù)同步，同時在局部時間/空間區(qū)域內(nèi)保證必要的同步。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是ANT節(jié)點可以在各種模式的數(shù)據(jù)源下，自適應(yīng)數(shù)據(jù)負載大小，減少節(jié)點喚 醒時間周期，保持良好的節(jié)能性能。
全文摘要
一種基于流量控制的ANT節(jié)點電源節(jié)能方法，其特征是所述ANT無線網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點采用自適應(yīng)流量負載的方法來減少喚醒和等待傳輸時間，在保證發(fā)送數(shù)據(jù)完整的情況下，自主選擇數(shù)據(jù)發(fā)送的喚醒時間間隙；ANT節(jié)點通過流量負載調(diào)整喚醒時隙，獲得最大的生命周期同時確保正常的通信。本發(fā)明通過采用自適應(yīng)流量負載的方法來減少ANT節(jié)點的喚醒和等待傳輸時間，節(jié)點能保證數(shù)據(jù)完整的情況下，自主選擇數(shù)據(jù)發(fā)送的喚醒時間間隙，大大的降低了節(jié)點的喚醒時間，降低了節(jié)點能耗。它不僅改善了傳統(tǒng)節(jié)能機制的缺點，而且提供了一種新的自適應(yīng)調(diào)整節(jié)能策略，可以在各種模式的數(shù)據(jù)源下，保持良好的性能。
文檔編號H04W28/10GK103188736SQ201310128669
公開日2013年7月3日 申請日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者文博, 胡回春, 李實秋, 劉莎莎, 趙鋒, 肖可, 朱廣鵬 申請人:南京熊貓電子制造有限公司