CN109587646A - 数据通信动态感知实现方法 - Google Patents

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徐东进
梁国锦
郭坤祺
刘丽慧
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    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0225—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
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Abstract

本发明涉及无无线体域网、传感器、无线通信、介质访问控制协议实现方案，尤其涉及一种数据通信动态感知实现方法。一种数据通信动态感知实现方法，网络中的传感器节点是由睡眠模式唤醒到苏醒模式，根据节点是接收节点还是发送节点选择不同的模式流程；接收节点首先发送信标到发送节点；发送节点接收到信标之后传输需要发送的数据到接收节点；接收节点在接收数据成功之后，将更新节点接收状态记录寄存器内容；接收节点在接收数据之后，进行自适应算法计算，计算节点的下一次苏醒时间；发送节点在发送数据成功之后，将进入到睡眠模式；接受节点在执行自适应算法之后，进入到睡眠模式，等待下一次的苏醒。本发明降低能耗，延长系统的使用寿命。

Description

数据通信动态感知实现方法
技术领域
本发明涉及无无线体域网、传感器、无线通信、介质访问控制协议实现方案，尤其涉及一种数据通信动态感知实现方法。
背景技术
随着宽带移动电子技术与超低功率消耗电子的结合，以及可植入半导体无线收发器芯片和传感器日趋小型化，全球的医疗保健和健康诊疗手段正在发送着快速的变化。
无线体域网(wireless body area network,WBAN)利用分布在人体皮肤表面或植入人体内部的无线传感器节点来收集人体重要生理信息，然后将这些信息传送至一个智能中心节点，最后由中心节点将信息发送至远方基站。目前,WBAN作为一种可以为病人提供实时健康监控和诊断并治疗很多危及生命的疾病的关键技术，已经吸引了一大批来自学术界和工业界的研究者。IEEE802成立了名为802。15.6的专门小组来进行WBAN的标准化工作。在网络的使用过程中，尤其是植入人体内部的传感器，设备的使用寿命是人们关注的重点内容之一，要延长网络的使用寿命，需要对传感器的能量消耗有所约束，通信活动主要受介质访问控制层(medium access control,MAC)协议的控制，如何设计高效的传输协议是该领域的一个重要研究方向。
发明内容
本发明解决的技术问题是：如何降低体域网中传感器节点能耗节省使体域网中传感器节点使用周期寿命延长。
本发明的目的是提出一种数据通信动态感知实现方法，使体域网间传感器节点之间的干扰降低、节点能耗节省、使用周期寿命延长，本发明更加贴近符合可穿戴设备需求，使各种可穿戴设备形成的体域网间数据传输更可靠、功耗更低。
基于该目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种数据通信动态感知实现方法，网络中的传感器节点是由睡眠模式唤醒到苏醒模式，步骤S1，根据节点是接收节点还是发送节点选择不同的模式流程；步骤S2，接收节点首先发送信标到发送节点；发送节点接收到信标之后传输需要发送的数据到接收节点；接收节点在接收数据成功之后，将更新节点接收状态记录寄存器内容；步骤S3，接收节点在接收数据之后，进行自适应算法计算，计算节点的下一次苏醒时间；步骤S4，发送节点在发送数据成功之后，将进入到睡眠模式；步骤S5，接受节点在执行自适应算法之后，进入到睡眠模式，等待下一次的苏醒。传感器的工作状态有两种：苏醒模式和睡眠模式，当传感器网络搭建完成后，设计方案里各节点的初始状态是处于睡眠模式，作为各节点工作状态的开始。方案的下一个状态基于当前的事件，否则将在定时器到期时进行回退。如果它等待时间内接收到了数据，那么它将进入到下一个状态。节点是由睡眠模式苏醒而到苏醒模式，根据节点是接收节点还是发送节点而选择不同的模式流程。接收节点首先发送信标到发送节点；发送节点接受到信标之后传输需要发送的数据到接收节点；接收节点在接收数据成功之后，将更新节点接受状态记录寄存器内容，1表示节点有进行数据传输，0表示没有进行数据的传输。接着通过自适应算法，计算节点的下一次苏醒时间。当发送节点在发送数据成功之后，将进入到睡眠模式，以节省能量的消耗。当接受节点在执行自适应算法之后，进入到睡眠模式，等待下一次的苏醒。
进一步地，在步骤S1中，节点首先判断自己是接收数据节点还是发送数据节点；如果是发送节点，那么将选择发送数据的流程模块；如果是接收节点，那么将选择接收数据的流程模块。
进一步地，所述步骤S2中，发送节点接收到信标之后，发送节点进行信道侦查并发送数据。
进一步地，所述步骤S2中如果接收节点在规定时间内没有接收到接收信标，那么该节点将回到睡眠模式，等待下一次的苏醒。
进一步地，所述步骤S2接收节点在发出信标数据之后，等待由发送节点发送的数据；在接收到发送节点发送的数据之后，判断数据是否完整，如果数据完整，将发出接收成功的确认帧；如果数据不完整，那么将发送重传的数据帧。发送节点接收到接收节点发来的接收状态确认帧，判断接收节点是否接收成功，如果成功，那么发送节点进入睡眠模式；如果接受不成功，那么发送节点将进行数据的重传。
进一步地，所述步骤S3中，进行自适应算法计算，更新自身状态记录寄存器内容，数字1表示该节点与发送节点有进行数据通信；否则将插入数字0。接收点进行自适应算法之后，进入到睡眠模式，等他下一次的苏醒。
本发明的有益效果是：经过多次计算调整之后，该系统的路由状态会逐步收敛，达到相对稳定状态。此时，各节点参考自身的路由记录，计算获得节点的沉睡时间，减少空闲侦听时间，提高能量的使用效率，降低能耗，延长系统的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的动态感知自适应算法实现方法。
具体实施方式
如图1所示，本方案的实现方法如下：
一种数据通信动态感知实现方法，网络中的传感器节点是由睡眠模式唤醒到苏醒模式，步骤S1，节点首先判断自己是接收数据节点还是发送数据节点；根据节点是接收节点还是发送节点选择不同的模式流程；如果是发送节点，那么将选择发送数据的流程模块；如果是接收节点，那么将选择接收数据的流程模块。步骤S2，接收节点首先发送信标到发送节点；发送节点接收到信标之后发送节点进行信道侦查并发送数据到接收节点；接收节点在接收数据成功之后，将更新节点接收状态记录寄存器内容；步骤S3，接收节点在接收数据之后，进行自适应算法计算，计算节点的下一次苏醒时间；步骤S4，发送节点在发送数据成功之后，将进入到睡眠模式；步骤S5，接受节点在执行自适应算法之后，进入到睡眠模式，等待下一次的苏醒。
在步骤S2中如果接收节点在规定时间内没有接收到接收信标，那么该节点将回到睡眠模式，等待下一次的苏醒；接收节点在发出信标数据之后，等待由发送节点发送的数据；在接收到发送节点发送的数据之后，判断数据是否完整，如果数据完整，将发出接收成功的确认帧；如果数据不完整，那么将发送重传的数据帧。
在步骤S3中，进行自适应算法计算，更新自身状态记录寄存器内容，数字1表示该节点与发送节点有进行数据通信；否则将插入数字0。
本发明的具体实现过程如下：
1.通过人体体表与体内的传感器，搭建无线体域网传感器网络。
2.当一个节点由睡眠模式激活后变为苏醒模式。节点首先判断自己是接收数据节点还是发送数据节点。如果是发送节点，那么将选择发送数据的流程模块；如果是接收节点，那么将选择接收数据的流程模块。
3.在该方案中，苏醒的节点中，首先由接收节点侦查信道情况并发送接收信标。
4.发送节点苏醒之后等待由接收节点发送而来的信标，接收到信标之后，发送节点将进行信道的侦查并发送数据；如果接收节点在规定时间内没有接收到接收信标，那么该节点将回到睡眠模式，等待下一次的苏醒。
5.发送节点将数据发送出去之后，等待接收节点传来的接收状态确认帧。
6.接收节点在发出信标数据之后，等待由发送节点发送的数据。在接收到发送节点发送的数据之后，判断数据是否完整，如果数据完整，将发出接收成功的确认帧；如果数据不完整，那么将发送重传的数据帧。
7.发送节点接收到接收节点发来的接收状态确认帧，判断接收节点是否接收成功，如果成功，那么发送节点进入睡眠模式；如果接受不成功，那么发送节点将进行数据的重传。
8.接收节点在接收数据之后，进行自适应算法计算，更新自身状态记录寄存器内容，数字1表示该节点与发送节点有进行数据通信；否则将插入数字0。并计算出节点下一次的苏醒时间。
9.接收点进行自适应算法之后，进入到睡眠模式，等他下一次的苏醒。
以上实施例是供理解本发明之用，并非是对本发明的限制，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变型，这些变化或变型应当理解为仍属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种数据通信动态感知实现方法，其特征在于，网络中的传感器节点是由睡眠模式唤醒到苏醒模式，
步骤S1，根据节点是接收节点还是发送节点选择不同的模式流程；
步骤S2，接收节点首先发送信标到发送节点；发送节点接收到信标之后传输需要发送的数据到接收节点；接收节点在接收数据成功之后，将更新节点接收状态记录寄存器内容；
步骤S3，接收节点在接收数据之后，进行自适应算法计算，计算节点的下一次苏醒时间；
步骤S4，发送节点在发送数据成功之后，将进入到睡眠模式；
步骤S5，接受节点在执行自适应算法之后，进入到睡眠模式，等待下一次的苏醒。
2.根据权利要求1所述的数据通信动态感知实现方法，其特征在于：在步骤S1中，节点首先判断自己是接收数据节点还是发送数据节点；如果是发送节点，那么将选择发送数据的流程模块；如果是接收节点，那么将选择接收数据的流程模块。
3.根据权利要求1所述的数据通信动态感知实现方法，其特征在于：所述步骤S2中，发送节点接收到信标之后，发送节点进行信道侦查并发送数据。
4.根据权利要求3所述的数据通信动态感知实现方法，其特征在于：所述步骤S2中如果接收节点在规定时间内没有接收到接收信标，那么该节点将回到睡眠模式，等待下一次的苏醒。
5.根据权利要求3所述的数据通信动态感知实现方法，其特征在于：所述步骤S2接收节点在发出信标数据之后，等待由发送节点发送的数据；在接收到发送节点发送的数据之后，判断数据是否完整，如果数据完整，将发出接收成功的确认帧；如果数据不完整，那么将发送重传的数据帧。
6.根据权利要求1所述的数据通信动态感知实现方法，其特征在于：所述步骤S3中，进行自适应算法计算，更新自身状态记录寄存器内容，数字1表示该节点与发送节点有进行数据通信；否则将插入数字0。
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