试论无线传感网络动态休眠通信协议

许仁德+吴光荣

【摘要】 本文从无线传感网络的结构与特点入手，大致的对其进行分析。并且简单的介绍通过无线传感网络形成的动态休眠通信的协议，帮助我们对此产生较为明确的认识。

【关键词】 无线传感网络 动态休眠 节能机制

一、无线传感网络的概述

无线传感网络的结构较多也较为复杂。大致包括通信结构、节点结构、通信协议栈这三种。

首先介绍通信结构。通信结构是无线传感网络中与应用直接相关的应用。一般常见的静态检测如下图所示。在这种传感网络中，节点在整个监测区域中是被随意的散落的，没有一定的规律性。传感网络除了感测特定的对象之外，还进行简单的计算。传感网络通过其自组织的功能，将单个节点进行通信和协商，最终形成传输信息的整体的网络，从而实现通信的功能。

其次就是对节点结构的简单介绍，节点结构在不同的应用中是不同的。但是基本上都是由传感单元、数据处理单元、数据传输和电源这四个部分组成的。在这四个部分当中，电源是影响节点结构中节点寿命的关键，目前我国的无线传感网络的特点决定了其只能选择AA型碱电池。在传感网络中，数据传输单元是由各种通信协议以及短距离的无线通信组成的，不过由于任务的调度较为复杂，所以还需要微型化的操作系统来帮助完成节点结构中的操作。

最后一个结构是通信协议栈。因为传感体系的结构都是不同的，所以通信协议栈也是不尽相同的。在我国最典型的传感节点使用的协议模型中，包含了传感网络独特的电源管理、移动管理以及任务管理。这三种管理系统负责节点的能量以及任务分配的监测等，通过这种方式帮助节点协调感测的任务，减少耗能。

二、无线传感网络动态休眠通信协议

动态休眠是非常有效的一种节能的手段，如果节点除了通信之外的时间都处于休眠的状态之下的话，就可以很大程度上降低不必要的空闲能耗，这样的话，就可以降低冲突和干扰。但是如果将其进入休眠的话，也会带来很多其他的新问题。

首先，如果将节点关闭，就会导致其感知周围通信的能力下降，这样的话就需要对节点的休眠进行协调。协调的方式有很多种，其中一种是将对其进行信标采样。这种方式需要节点在听到通信的时候都必须醒来，脱离休眠模式。但是这种苏醒状态导致节点不知道此次传输的目的地是否是自己，这样的话，不仅导致更大程度的能量消耗，也会降低接收信号地成功率。

另外一种方式是让节点有一个周期性进入休眠的循环。这种方式需要保证节点之间的同步，并且在需要通信的时候，能够自动开启射频的设备，这样才能够保证通信数据的正常传输。

目前低占空比MAC协议大多采用的都是同步休眠的方式，但是对于同步机制并没有很深入的研究。对于动态休眠而言，它存在一个很大弱点就是它的时延性比较大。这是由于每调节点都存在着休眠延迟的状态，因此综合在一起，时延就会更长。尤其是在重负载的情况下，信道的冲突会导致更加明显的迟延。除了这个原因之外，还由于其大量中转数据不能够被及时转发，导致队列溢出，这也会增长延迟的时间。

三、结语

本文从无线传感网络的概述入手，简单的介绍了无线传感网络的结构和特点，将其与传统的网络之间进行了区分，帮助对其有一个更加深刻的认识。然后对于无线传感网络的动态休眠通信协议进行了简单的介绍。

这使得我们了解到，虽然休眠可以帮助其降低能耗，但是会存在很多其他暂时未能解决的问题，并且动态休眠也会导致它的弱点变得突出。

所以我们需要积极研究，找到克服弱点的方法，推动无线传感网络以最节能耗的方式发展。

参 考 文 献

[1] 杨凌；朱明虎.以数据为中心的无线传感网络分析[J].信息通信.2013（10）

[2] 李震；洪添胜；洪涯；文韬；李加念.基于神经网络预测的无线传感器网络田间射频信号路径损耗[J].农业工程学报.2010（12）