分簇结构无线传感器网络数据链路层的自适应休眠方法.pdf

本发明公开了一种分簇结构无线传感器网络数据链路层的自适应休眠方法，开启分簇结构无线传感器网络中簇头和汇聚节点无线通信设备，使其处于发送或侦听状态，而簇内普通节点没有数据帧需要收发时可关闭无线通信设备进入休眠状态，簇头与普通节点之间采用带冲突避免的载波侦听多路访问方式。它提出了节点随休眠次数基于二进制指数自适应改变休眠时间的机制，并且通过联合簇头周期性发送簇头传输指示图管理帧的机制，使得分簇结构无线传感器网络能异步工作在单信道条件下，可缓解了同步模式中节点碰撞重传和同步控制信令过多的问题，有效地提高了网络的节能效率。

1、  一种分簇结构无线传感器网络数据链路层的自适应休眠方法，其特征在于开启分簇结构无线传感器网络中簇头和汇聚节点无线通信设备，使其处于发送或侦听状态，而簇内普通节点没有数据帧需要收发时可关闭无线通信设备进入休眠状态，簇头与普通节点之间采用带冲突避免的载波侦听多路访问方式，该带冲突避免的载波侦听多路访问方式为：
1)帧与帧之间在物理媒介上必须有帧间间隔，由物理层属性决定；使用IEEE 802.11中SIFS(最短帧间间隔)的帧优先级最高，用于需要立即响应的服务，如ACK(应答)帧、CTS(允许发送)帧和数据(DATA)帧等；使用IEEE 802.11中DIFS(分布式帧间间隔)用以发送RTS(请求发送)帧、DAS(Data Allowing to Send，数据允许发送)帧和首次发送CTIM(簇头传输指示图)帧等；T_CTIM用于第2个及其后连续的CTIM帧，其值为物理层时隙时间的整数倍。上述CTIM帧在IEEE 802.11标准中管理帧传输指示图单元基础上提出，用以指示普通节点是否有数据帧在簇头处，帧长为7至47个字节，包括管理帧的MAC头部、帧实体和帧检验序列(FCS)域，帧实体中包含位图控制和部分虚拟位图，位图控制用于区分单播帧和广播帧，若要向某节点传输数据帧，则部分虚拟位图中对应该节点关联识别码的比特设置为1，根据所需传送的数据帧个数，部分虚拟位图最多由31个字节组成。上述DAS控制帧在IEEE 802.11标准中控制帧的基础上提出，帧长为14字节，包括帧控制、持续时间、发送地址域(本节点的MAC地址)和FCS四个域，DAS帧用于节点向簇头发送，通过发送地址域表明自己身份，以取回在簇头的数据帧；
2)当簇头要向簇内普通节点传输数据帧时，簇头需要周期性地发送CTIM帧，间隔时间为T_CTIM，直到收到其它节点发送的帧后停止发送；当簇头没有数据帧需要传输时，转入侦听信道；
3)当普通节点侦听信道的侦听时间超过T_D时没有数据帧需要收发，可进入休眠状态；每个节点都维持一个节点休眠计数器(SSC)，其初始值都为0，当节点需要进入休眠，SSC值递增1，一旦SSC达到门限值aSSC_max后保持该值，当节点成功交互后由于网络局部范围内存在相关性，节点有存在后续业务的可能性，则SSC置0，当节点接收到CTIM帧后，通过分析发现自己的关联识别码在部分虚拟位图中，则SSC也置0；基于二进制指数的休眠时间SleepTime可用下式来表示：
      SleepTime＝min(2^(SSC-1)*T_sleep，T_{max_sleep})-Random*T_basic
其中min表示取小，^表示取指数；当节点准备进入休眠状态时它的节点休眠计数器(SSC)值递增1，若SSC达到门限值aSSC_max，SSC将保持该值直至成功完成一次帧交互后复位归0；T_sleep为基本休眠周期，T_{max_sleep}为最长休眠周期，由无线传感器网络所能容忍的最大时延与到汇聚节点的最大跳数来设定；Random表示为均匀分布在[0，CW_Sleep]范围内的随机整数，CW_Sleep的数值集合为2的整数幂减1，根据簇内节点平均个数来设定；T_basic为物理层的时隙时间；普通节点的侦听时间T_D需大于两倍的CTIM帧的发送时间与T_CTIM之和，可保证当簇头周期性发送CTIM帧时节点处于接收状态可接收到一个CTIM帧；
4)普通节点在接收状态时侦听到簇头发送的CTIM帧后，对收到的CTIM帧进行分析，根据关联识别码确定自己有数据帧在簇头处后，则它的休眠计数器归0，与簇头的通信方式采用DAS-DATA-ACK三握手传输过程；
5)普通节点在非休眠状态有数据帧发送到簇头时，它的休眠计数器归0，普通节点与簇头的通信方式可采用常规的RTS-CTS-DATA-ACK四握手传输过程；
6)帧格式、退避规程、恢复规程、鉴权服务、关联机制和加密服务等技术规范都可采用IEEE 802.11标准。

分簇结构无线传感器网络数据链路层的自适应休眠方法
技术领域
本发明涉及无线网络的数据链路层技术，具体是分簇结构无线传感器网络中数据链路层节能机制。
背景技术
无线传感器网络(WSN)综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，在军事侦察、环境科学、医疗卫生、工业自动化、商业应用等方面具有广泛的应用前景。由于现在节点能量供应问题没有得到很好的解决，节点本身不能补充能量或补充不足，因此无线传感器网络需要首先考虑节能，其次为可扩展性，最后才考虑到网络效率，如网络的公平性、实时性、网络吞吐量以及带宽利用率等。数据链路层的能量浪费主要表现在空闲侦听、接收不必要的数据、碰撞重传和控制信令过多等方面。目前数据链路层节能机制的研究主要集中在媒介访问控制(MAC)子层，为了减少能量消耗，节点可以通过动态关闭自身的无线传输设备来节省能量消耗，一般采用“侦听/休眠”交替的无线信道侦听机制，节点在需要收发数据时才处于活跃状态，其余时间尽量进入休眠状态。
针对不同的无线传感器网络应用，人们在带冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)基础上提出了许多节能机制，如在2002年W.Ye等人提出的S-MAC协议(W.Ye，J.Heidemann，and D.Estrin.An energy-efficient MAC protocol for wireless sensor networks.In21st Conference of the IEEE Computer and Communications Societies(INFOCOM)，volume 3，pages 1567-1576，June 2002.)中采用周期性侦听/休眠的低占空比工作方式；2003年T.Dam等提出的T-MAC协议(T. van Dam and K.Langendoen.An adaptive energy-efficient MACprotocol for wireless sensor networks.In 1st ACM Conf.on Embedded Networked SensorSystems(SenSys 2003)，pages 171-180，Los Angeles，CA，November 2003.)中根据通信流量动态地调整活动时间，用突发方式发送信息，减少空闲侦听时间，并提出未来请求发送和满缓冲区优先两种方法缓解早睡问题。
发明内容
本发明公开了一种分簇结构无线传感器网络数据链路层的自适应休眠方法，可异步工作在单信道条件下，这种方法不同于S-MAC、T-MAC和802.11功率管理机制等中节点需要维持同步休眠/侦听调度周期的工作模式，缓解了同步模式中碰撞重传和控制信令过多的问题，同时在设计中本方法可与现有IEEE 802.11标准(IEEE Std.802.11-1999.Wireless LANMedium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications[S].IEEE ComputerSociety LAN MAN standards Committee，New York，1999.)在实现方式上最大程度上的一致，简单高效，有利于在较短的时间内开发出按照本方法工作的设备。
本发明采用如下技术方案：
一种分簇结构无线传感器网络数据链路层的自适应休眠方法，开启分簇结构无线传感器网络中簇头和汇聚节点无线通信设备，使其处于发送或侦听状态，而簇内普通节点没有数据帧需要收发时可关闭无线通信设备进入休眠状态，簇头与普通节点之间采用带冲突避免的载波侦听多路访问方式，该带冲突避免的载波侦听多路访问方式为：
1)帧与帧之间在物理媒介上必须有帧间间隔，由物理层属性决定；使用IEEE 802.11中SIFS(最短帧间间隔)的帧优先级最高，用于需要立即响应的服务，如ACK(应答)帧、CTS(允许发送)帧和数据(DATA)帧等；使用IEEE 802.11中DIFS(分布式帧间间隔)用以发送RTS(请求发送)帧、DAS(Data Allowing to Send，数据允许发送)帧和首次发送CTIM(簇头传输指示图)帧等；T_CTIM用于第2个及其后连续的CTIM帧，其值为物理层时隙时间的整数倍。上述CTIM帧在IEEE 802.11标准中管理帧传输指示图单元基础上提出，用以指示普通节点是否有数据帧在簇头处，帧长为7至47个字节，包括管理帧的MAC头部、帧实体和帧检验序列(FCS)域，帧实体中包含位图控制和部分虚拟位图，位图控制用于区分单播帧和广播帧，若要向某节点传输数据帧，则部分虚拟位图中对应该节点关联识别码的比特设置为1，根据所需传送的数据帧个数，部分虚拟位图最多由31个字节组成。上述DAS控制帧在IEEE 802.11标准中控制帧的基础上提出，帧长为14字节，包括帧控制、持续时间、发送地址域(本节点的MAC地址)和FCS四个域，DAS帧用于节点向簇头发送，通过发送地址域表明自己身份，以取回在簇头的数据帧；
2)当簇头要向簇内普通节点传输数据帧时，簇头需要周期性地发送CTIM帧，间隔时间为T_CTIM，直到收到其它节点发送的帧后停止发送；当簇头没有数据帧需要传输时，转入侦听信道；
3)当普通节点侦听信道的侦听时间超过T_D时没有数据帧需要收发，可进入休眠状态；每个节点都维持一个节点休眠计数器(SSC)，其初始值都为0，当节点需要进入休眠，SSC值递增1，一旦SSC达到门限值aSSC_max后保持该值，当节点成功交互后由于网络局部范围内存在相关性，节点有存在后续业务的可能性，则SSC置0，当节点接收到CTIM帧后，通过分析发现自己的关联识别码在部分虚拟位图中，则SSC也置0；基于二进制指数的休眠时间SleepTime可用下式来表示：
             SleepTime＝min(2^(SSC-1)*T_sleep，T_{max_sleep})-Random*T_basic
其中min表示取小，^表示取指数；当节点准备进入休眠状态时它的节点休眠计数器(SSC)值递增1，若SSC达到门限值aSSC_max，SSC将保持该值直至成功完成一次帧交互后复位归0；T_sleep为基本休眠周期，T_{max_sleep}为最长休眠周期，由无线传感器网络所能容忍的最大时延与到汇聚节点的最大跳数来设定；Random表示为均匀分布在[0，CW_Sleep]范围内的随机整数，CW_Sleep的数值集合为2的整数幂减1，根据簇内节点平均个数来设定；T_basic为物理层的时隙时间；普通节点的侦听时间T_D需大于两倍的CTIM帧的发送时间与T_CTIM之和，可保证当簇头周期性发送CTIM帧时节点处于接收状态可接收到一个CTIM帧；
4)普通节点在接收状态时侦听到簇头发送的CTIM帧后，对收到的CTIM帧进行分析，根据关联识别码确定自己有数据帧在簇头处后，则它的休眠计数器归0，与簇头的通信方式采用DAS-DATA-ACK三握手传输过程；
5)普通节点在非休眠状态有数据帧发送到簇头时，它的休眠计数器归0，普通节点与簇头的通信方式可采用常规的RTS-CTS-DATA-ACK四握手传输过程；
6)帧格式、退避规程、恢复规程、鉴权服务、关联机制和加密服务等技术规范都可采用IEEE 802.11标准。
本发明针对以下描述的分簇结构无线传感器网络：传感器节点按分簇算法形成多个簇，在这种网络拓扑管理机制下，簇内的节点可划分为簇头(CH，cluster head)和普通节点(STA，station)。每个簇内有一个簇头，由簇头来构建骨干连通网络。簇头一直保持活动，协调簇内节点的工作，收集和处理簇内节点发来的数据，负责数据的转发和融和等功能，并将数据发送给汇聚节点(Sink)。由于簇头能量消耗比较大，需要分簇算法经常选举簇头以均衡网络中节点能量消耗。分簇式拓扑结构有利于分布式算法的应用，可扩展性较好，适合大规模部署的无线传感器网络。
本发明是在带冲突避免的载波侦听多路访问方式(CSMA/CA)上提出的。该访问方式中节点在开始新的数据发送前必须首先监听当前物理信道的媒介状态。由物理载波侦听机制和虚拟载波侦听机制用于决定媒介状态，当任一机制报告媒介忙，则认为媒介忙，否则认为媒介空闲；物理载波侦听检测机制由物理层提供；虚拟载波侦听检测机制参考NAV(网络分配矢量)实现，节点在接收到合法帧后，应使用该帧的持续时间和识别码域的信息更新其NAV，但条件为新的NAV数值应比当前NAV数值大，且该帧不是发送至该节点的；NAV可视为计数器，由统一速率递减至0，当NAV为0时，表明媒介空闲，否则为忙。节点在发送帧前，应检测媒介上是否其它节点正在发送帧；如果媒介空闲，则节点就可以发送帧；如果媒介检测表明处于忙状态时，节点将推迟发送，直至当前帧发送完毕；在推迟发送或成功发送后，如果需要立即再次发送，节点将选择随机退避时间。帧与帧之间在媒介上必须有帧间间隔，相关参数由物理层属性决定。发送节点与接收节点可通过交换短的控制帧RTS/CTS(请求发送/允许发送)来确保在请求使用媒介的时间期间内媒介空闲。鉴权过程用于声明合法的身份，关联过程用于分配关联识别码。帧格式、退避规程、恢复规程、鉴权服务、关联机制和加密服务等技术规范都可采用IEEE 802.11标准。
为了指示普通节点(STA)是否有数据帧在簇头(CH)处，本发明在IEEE 802.11标准中管理帧传输指示图单元基础上提出CTIM(簇头传输指示图)。在图1定义了该帧的格式，帧长为7至47个字节；位图控制用于区分单播帧和广播帧；部分虚拟位图由簇头维护，设置对应于STA的关联识别码的比特位来识别在CH处缓存的数据帧。当STA对收到的CTIM帧进行分析，根据关联识别码确定有数据帧在CH处后，可发送DAS(Data Allowing to Send，数据允许发送)控制帧，而CH接收到DAS后可发送对应地数据帧。DAS控制帧在IEEE 802.11标准中控制帧的基础上提出，其帧格式如图2所示，帧长为14字节。DAS包含发送地址域(本节点的MAC地址)，不同于CTS和ACK帧中包含接收地址域。
在无线传感器网络中为了减少节点能量消耗，节点要尽量处于低功耗的休眠状态，当节点没有帧需要接收或发送可转入休眠状态。考虑到无线传感器网络的流量具有突发性，本发明提出一种自适应休眠机制，由于节点完成一次帧交换后可能仍然有后续业务存在，此时节点进入短休眠周期，以提高网络的实时性，尽量降低端到端的传输时延；当多次侦听/休眠后仍无帧交互，则存在后续业务的可能性较小，节点进入的休眠周期也相应基于二进制指数增加，提高节能效率。每个STA都维持一个节点休眠计数器(STA sleep count，SSC)，初始值为0，当节点准备进入休眠状态时它的SSC值递增1；当SSC达到门限值aSSC_max，SSC将保持该值直至复位归0；若STA成功完成一次帧交互时，由于网络局部范围内存在相关性，STA有存在业务的可能性，则SSC被复位为0。休眠时间SleepTime可用下式来表示：
        SleepTime＝min(2^(SSC-1)*T_sleep，T_{max_sleep})-Random*T_basic    (1)
其中min表示取小，^表示取指数；T_sleep为基本休眠周期，T_{max_sleep}为最长休眠周期，由无线传感器网络所能容忍的最大时延与STA到汇聚节点的最大跳数来设定；Random表示为均匀分布在[0，CW_Sleep]范围内的随机整数，CW_Sleep的数值集合为2的整数幂减1，根据簇内节点平均个数来设定；T_basic为物理层的时隙时间，与Random相乘用于产生休眠时间中的随机时间分量，使得休眠时间取值呈随机性，避免数个节点同时睡眠或唤醒，降低发送或接收帧造成的碰撞概率；上述网络参数在实际中需要根据无线传感器网络的应用场合来设定，根据QOS(服务质量)在各种性能参数之间进行折中。
簇头(CH)和汇聚节点需要一直保持活动状态，因此簇头之间以及与汇聚节点间通信采用CSMA/CA访问方式。簇头需要收集和处理簇内节点发来的数据，负责数据的转发和融和等功能，并将数据发送给汇聚节点。普通节点(STA)没有帧需要接收或发送可转入休眠状态，可采用本发明提出的自适应休眠方法。在图3和图4中给出了CH和STA状态转移图。在图3和图4中通过CH和STA状态转移图，阐述了CH和STA之间的访问规程。帧与帧之间在媒介上必须有帧间间隔，由物理层属性决定；使用SIFS(最短帧间间隔)的帧优先级最高，用于需要立即响应的服务，如ACK(应答)帧、CTS(允许发送)帧和DATA(数据)帧等；使用DIFS(分布式帧间间隔)用以发送RTS(请求发送)帧、DAS帧和首次发送CTIM帧等；T_CTIM用于第2个及其后连续的CTIM帧。CH状态可以分为接收、发送和退避等状态。CH状态转移图由图3表示，图中数字标识的步骤描述如下：
1、发送到簇内STA的数据帧被缓存在CH中，CH周期性地发送CTIM帧，CTIM帧中部分虚拟位图设置该数据帧对应于STA的关联识别码的比特位，当收到其它节点发送的帧后停止发送CTIM帧；
2、CH发送完CTIM帧后侦听信道上是否有其它节点发送的帧；
3、当CH接收到STA发送的DAS帧后，发送对应于该数据目的节点的数据帧；
4、数据帧发送完后，监听数据目的节点发送的ACK(应答)帧，以确认数据帧已被目的节点正确接收到；
5、CH接收到STA发送的RTS(请求发送)帧后，向该数据发送节点返回CTS(允许发送)帧进行应答；
6、CH接收到数据发送节点发送的Data(数据)帧后，确认自己已经正确接收，并向发送节点返回ACK帧；
7、CH向发送节点返回ACK帧后，转入接收状态，并监听信道。
STA状态可以分为接收、发送、退避和休眠等状态，STA状态转移图由图4表示，图中数字标识的步骤具体如下：
1、STA侦听信道状态，侦听时间为T_D，侦听时间结束时无数据帧需要接收或发送时，可进入休眠状态；
2、当休眠时间结束后STA转入接收状态，并侦听信道状态；
3、当STA需要向CH传输数据帧时，侦听信道状态确定媒介空闲后发送RTS帧；
4、当STA接收到CH发送的CTS帧后，开始发送数据帧；
5、发送完数据帧后，STA接收到ACK帧；
6、STA接收到其它节点发送给它的RTS帧后，则返回CTS帧；
7、STA正确接收到数据帧后，向数据发送节点返回ACK帧；
8、发送完ACK后，STA进入接收状态；
9、侦听到簇头发送的CTIM，发现自己在簇头处有被缓存的数据帧，通过发送DAS帧到簇头，以接收被缓存的数据帧。
对于要发送帧的STA而言，当侦听发现媒介忙时，则该STA调用退避规程。当发起帧交换的STA预测传送失败后，一般通过重传进行差错恢复，重传过程一直持续到该帧成功发送或者重传次数达到门限值为止。STA和CH的退避规程、恢复规程等都采用IEEE 802.11标准。STA的侦听时间T_D需大于两倍的CTIM分组的发送时延与簇头周期性发送CTIM的帧间间隔为T_CTIM之和，这样能保证当簇头周期性发送CTIM帧时STA处于接收状态可正确接收到一个CTIM帧。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本自适应休眠方法是一种在分簇结构无线传感器网络数据链路层中简单易于实现的节能机制，它提出了节点随休眠次数基于二进制指数自适应改变休眠时间的机制，并且通过联合簇头周期性发送簇头传输指示图管理帧的机制，使得分簇结构无线传感器网络能异步工作在单信道条件下，且不同于其它节能机制中数据链路层采用随机访问方式需要维持同步休眠/侦听调度周期的模式，可缓解了同步模式中节点碰撞重传和同步控制信令过多的问题，有效地提高了网络的节能效率，同时简单高效，实现容易，避免信令开销大，并在设计中可与现有IEEE 802.11标准在实现方式上最大程度上的一致，有利于在较短时间内研发出采用本发明的设备。
附图说明
图1簇头传输指示图(CTIM)管理帧的格式。
图2数据允许发送(DAS)帧的格式。
图3簇头的状态转移图。
图4普通节点的状态转移图。
图5虚拟单元格划分示意图。
图6簇头和普通节点的访问机制图。
图7数据包发送比例的性能比较图。
图8不同节点休眠时间比例图。
图9节点平均功耗的性能比较图。
图10平均端到端时延的性能比较图。
具体实施例
一种分簇结构无线传感器网络数据链路层的自适应休眠方法，开启分簇结构无线传感器网络中簇头和汇聚节点无线通信设备，使其处于发送或侦听状态，而簇内普通节点没有数据帧需要收发时可关闭无线通信设备进入休眠状态，簇头与普通节点之间采用带冲突避免的载波侦听多路访问方式，该带冲突避免的载波侦听多路访问方式为：
1)帧与帧之间在物理媒介上必须有帧间间隔，由物理层属性决定；使用IEEE 802.11中SIFS(最短帧间间隔)的帧优先级最高，用于需要立即响应的服务，如ACK(应答)帧、CTS(允许发送)帧和数据(DATA)帧等；使用IEEE 802.11中DIFS(分布式帧间间隔)用以发送RTS(请求发送)帧、DAS(Data Allowing to Send，数据允许发送)帧和首次发送CTIM(簇头传输指示图)帧等；T_CTIM用于第2个及其后连续的CTIM帧，其值为物理层时隙时间的整数倍。上述CTIM帧在IEEE 802.11标准中管理帧传输指示图单元基础上提出，用以指示普通节点是否有数据帧在簇头处，帧长为7至47个字节，包括管理帧的MAC头部、帧实体和帧检验序列(FCS)域，帧实体中包含位图控制和部分虚拟位图，位图控制用于区分单播帧和广播帧，若要向某节点传输数据帧，则部分虚拟位图中对应该节点关联识别码的比特设置为1，根据所需传送的数据帧个数，部分虚拟位图最多由31个字节组成。上述DAS控制帧在IEEE 802.11标准中控制帧的基础上提出，帧长为14字节，包括帧控制、持续时间、发送地址域(本节点的MAC地址)和FCS四个域，DAS帧用于节点向簇头发送，通过发送地址域表明自己身份，以取回在簇头的数据帧；
2)当簇头要向簇内普通节点传输数据帧时，簇头需要周期性地发送CTIM帧，间隔时间为T_CTIM，直到收到其它节点发送的帧后停止发送；当簇头没有数据帧需要传输时，转入侦听信道；
3)当普通节点侦听信道的侦听时间超过T_D时没有数据帧需要收发，可进入休眠状态；每个节点都维持一个节点休眠计数器(SSC)，其初始值都为0，当节点需要进入休眠，SSC值递增1，一旦SSC达到门限值aSSC_max后保持该值，当节点成功交互后由于网络局部范围内存在相关性，节点有存在后续业务的可能性，则SSC置0，当节点接收到CTIM帧后，通过分析发现自己的关联识别码在部分虚拟位图中，则SSC也置0；基于二进制指数的休眠时间SleepTime可用下式来表示：
            SleepTime＝min(2^(SSC-1)*T_sleep，T_{max_sleep})-Random*T_basic
其中min表示取小，^表示取指数；当节点准备进入休眠状态时它的节点休眠计数器(SSC)值递增1，若SSC达到门限值aSSC_max，SSC将保持该值直至成功完成一次帧交互后复位归0；T_sleep为基本休眠周期，T_{max_sleep}为最长休眠周期，由无线传感器网络所能容忍的最大时延与到汇聚节点的最大跳数来设定；Random表示为均匀分布在[0，CW_Sleep]范围内的随机整数，CW_Sleep的数值集合为2的整数幂减1，根据簇内节点平均个数来设定；T_basic为物理层的时隙时间；普通节点的侦听时间T_D需大于两倍的CTIM帧的发送时间与T_CTIM之和，可保证当簇头周期性发送CTIM帧时节点处于接收状态可接收到一个CTIM帧；
4)普通节点在接收状态时侦听到簇头发送的CTIM帧后，对收到的CTIM帧进行分析，根据关联识别码确定自己有数据帧在簇头处后，则它的休眠计数器归0，与簇头的通信方式采用DAS-DATA-ACK三握手传输过程；
5)普通节点在非休眠状态有数据帧发送到簇头时，它的休眠计数器归0，普通节点与簇头的通信方式可采用常规的RTS-CTS-DATA-ACK四握手传输过程；
6)帧格式、退避规程、恢复规程、鉴权服务、关联机制和加密服务等技术规范都可采用IEEE 802.11标准。
为更好地理解本发明的技术方案，以下是一个网络仿真的实施例。目前已实用的Mica节点是美国加州大学伯克利分校研制的用于传感器网络研究的演示平台的试验节点，在本例中采用Mica节点的性能特征来设置仿真参数。这款产品中采用了RFM公司的TR1000芯片，其性能参数如下：载波频段为916.5MHz固定频点；调制方式为幅移键控(ASK)时最大数据传输速率为115.2kbps，误码率为10^-3时接收机敏感度为-91dBm；发送、接收和休眠状态平均功率分别是24.75mW、13.5mW和15μW；编码方式为透明编码。簇头节点的T_CTIM为6.1ms，普通节点的参数设置如下：T_D为12.2ms，T_sleep取61ms，T_{max_sleep}为305ms，T_basic为200μs，CW_Sleep为31，aSSC_max取4。仿真软件采用GLOMOSIM软件(http：//pcl.cs.ucla.edu/projects/glomosim/)，仿真时间设为1000秒。路由协议采用最大可用能量节点路由。收发信机不同状态的转换时延如下表一所示。数据分组为采用基于UDP(用户数据报协议)的泊松到达业务流，其数据报文的长度为200字节。数据链路层的基本访问模式采用802.11 DCF，将其与采用自适应休眠方法后的模式进行仿真比较。
表一收发信机不同状态的转换时延(μs)