舒云龍，湯寶平，黃藝

（重慶大學(xué) 機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400030）

由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless sensor networks,WSNs）機(jī)動(dòng)靈活，部署方便，可對(duì)密閉、旋轉(zhuǎn)環(huán)境中的機(jī)械裝備關(guān)鍵部件進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)等[1]，已開(kāi)始被應(yīng)用于機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域[2-4]。由于機(jī)械振動(dòng)數(shù)據(jù)采樣頻率高，所采得數(shù)據(jù)量大，機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸期間，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的IEEE 802.15.4協(xié)議定義了一種CSMA/CA算法，即載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突避免機(jī)制，存在多次載波偵聽(tīng)、隱藏節(jié)點(diǎn)所導(dǎo)致的高偵聽(tīng)能耗和高重傳能耗問(wèn)題[5-6]。針對(duì) CSMA-CA在傳輸大量原始數(shù)據(jù)時(shí)存在的不足，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究。Liu Y.等人[7]提出了一種基于QTSAC的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)壓縮（QTSAC）協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSNs）時(shí)延最小化，減少空閑偵聽(tīng)和沖突。Sharma N.等人[8]提出了一種基于負(fù)載的傳輸控制協(xié)議，通過(guò)改變負(fù)載控制數(shù)據(jù)包的傳輸，減少能耗，提高網(wǎng)絡(luò)生命周期和吞吐量。這些算法[7-10]在具有物理分散性的各節(jié)點(diǎn)上完成時(shí)隙分配往往不易。針對(duì)以上問(wèn)題，趙春華[11]提出了一種基于信標(biāo)同步觸發(fā)的機(jī)械振動(dòng)WSNs傳輸休眠時(shí)序調(diào)度方法，通過(guò)周期性信息同步調(diào)度，為各節(jié)點(diǎn)分配時(shí)槽，降低節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)包沖突次數(shù)和能量開(kāi)銷(xiāo)。這種基于固定時(shí)槽節(jié)點(diǎn)輪詢傳輸機(jī)制的同步調(diào)度能耗開(kāi)銷(xiāo)較大，且由于各個(gè)節(jié)點(diǎn)信道質(zhì)量存在差異，導(dǎo)致傳輸速率不相等，部分節(jié)點(diǎn)提前完成數(shù)據(jù)傳輸后仍然會(huì)占用時(shí)槽，無(wú)法進(jìn)入休眠狀態(tài)，造成這些節(jié)點(diǎn)傳輸能耗升高，傳輸速率降低等問(wèn)題。

針對(duì)上述均勻時(shí)槽分配方法[11]存在的節(jié)點(diǎn)傳輸能耗升高、傳輸速率降低的問(wèn)題，文中提出了一種自適應(yīng)時(shí)槽分配的機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸休眠時(shí)序調(diào)度方法。通過(guò)節(jié)點(diǎn)離線的時(shí)鐘同步調(diào)度，與傳輸時(shí)槽自適應(yīng)分配，實(shí)現(xiàn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗傳輸休眠時(shí)序調(diào)度。

1 自適應(yīng)時(shí)槽分配傳輸休眠時(shí)序調(diào)度方法原理

自適應(yīng)時(shí)槽分配傳輸休眠時(shí)序調(diào)度方法原理如圖1所示。根據(jù)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸鏈路質(zhì)量，使用自適應(yīng)時(shí)槽分配算法，進(jìn)行傳輸休眠時(shí)序調(diào)度，明確各子節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始回傳和結(jié)束回傳時(shí)間，并在傳輸間隔進(jìn)行休眠以降低功耗。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘同步下，各子節(jié)點(diǎn)可按傳輸時(shí)槽自主回傳數(shù)據(jù)，減少子節(jié)點(diǎn)的偵聽(tīng)能量損耗，并避免無(wú)謂的時(shí)槽占用。

圖1 自適應(yīng)時(shí)槽分配傳輸休眠時(shí)序調(diào)度方法原理Fig.1 Principle of adaptive slot allocation transmission-sleeping timing scheduling method

每隔一個(gè)同步時(shí)槽周期，網(wǎng)關(guān)全網(wǎng)廣播同步信標(biāo)幀，子節(jié)點(diǎn)接收同步信標(biāo)幀，并更新本地時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)子節(jié)點(diǎn)間時(shí)鐘同步，子節(jié)點(diǎn)回傳 LQI（Link Quality Indicator，鏈路質(zhì)量指示）、剩余的數(shù)據(jù)量等狀態(tài)信息至網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)以子節(jié)點(diǎn)上傳的狀態(tài)信息作為傳輸時(shí)槽分配的依據(jù)，通過(guò)廣播傳輸命令信標(biāo)幀，通知各子節(jié)點(diǎn)下一個(gè)同步時(shí)槽周期內(nèi)的傳輸時(shí)槽信息。各子節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)子節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘同步下，根據(jù)分配所得傳輸時(shí)槽，按序自主占用信道使用時(shí)間。在用盡傳輸時(shí)槽之后，進(jìn)入休眠狀態(tài)，將信道讓出給下一個(gè)子節(jié)點(diǎn)使用。未進(jìn)行數(shù)據(jù)回傳的子節(jié)點(diǎn)都將處于休眠狀態(tài)待機(jī)，在臨近下一個(gè)同步時(shí)槽時(shí)自動(dòng)喚醒，并偵聽(tīng)網(wǎng)關(guān)信標(biāo)幀。

同步時(shí)槽由比例因子 P以及傳輸剩余時(shí)長(zhǎng) t決定，同步時(shí)槽Tslot=P·t。一般情況下，P設(shè)為50%，同步時(shí)槽將隨著數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪M(jìn)行逐漸遞減。在初次同步時(shí)，同步時(shí)槽設(shè)為固定值1 s，在1 s內(nèi)，各個(gè)子節(jié)點(diǎn)分別占用相同的傳輸時(shí)槽回傳一段數(shù)據(jù)，借此測(cè)定各個(gè)子節(jié)點(diǎn)的LQI，為網(wǎng)關(guān)對(duì)子節(jié)點(diǎn)的傳輸時(shí)槽分配提供依據(jù)。傳輸時(shí)槽分配基于各子節(jié)點(diǎn)的 LQI值，LQI越低，則為子節(jié)點(diǎn)分配的傳輸時(shí)槽將越大，使各個(gè)子節(jié)點(diǎn)在每一個(gè)同步時(shí)槽周期內(nèi)傳輸相同的數(shù)據(jù)量，最終同步完成各自的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。

2 機(jī)械振動(dòng)WSN傳輸休眠時(shí)序調(diào)度方法

2.1 信標(biāo)調(diào)度

現(xiàn)有時(shí)鐘同步方法需要網(wǎng)關(guān)頻繁廣播信標(biāo)幀，節(jié)點(diǎn)接收信標(biāo)幀，并進(jìn)行晶振偏移補(bǔ)償。雖然同步精度較高，但同步算法復(fù)雜，能耗高，不滿足大量數(shù)據(jù)傳輸中輕量、低功耗時(shí)鐘同步需求。針對(duì)這一問(wèn)題，提出信標(biāo)調(diào)度的自適應(yīng)時(shí)槽分配時(shí)鐘同步方法，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)僅在需要同步時(shí)鐘時(shí)發(fā)送單個(gè)信標(biāo)，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)信標(biāo)校準(zhǔn)本地時(shí)鐘誤差，并在隨后的同步時(shí)槽內(nèi)，不再進(jìn)行晶振補(bǔ)償，從而極大地降低同步次數(shù)。在全網(wǎng)時(shí)鐘同步基礎(chǔ)上，自適應(yīng)時(shí)槽分配算法既能有效避免節(jié)點(diǎn)在設(shè)定的傳輸時(shí)槽內(nèi)無(wú)法完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的情況，又能避免節(jié)點(diǎn)傳輸完成還繼續(xù)占用傳輸時(shí)槽的情況，同時(shí)也可避免時(shí)鐘偏移導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)傳輸沖突造成不必要的能量消耗。

為驗(yàn)證該方法有效性，以7個(gè)采集節(jié)點(diǎn)和1個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)組建星型網(wǎng)絡(luò)，使用邏輯分析儀，獲取各采集節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，進(jìn)行時(shí)鐘同步誤差實(shí)驗(yàn)。對(duì)采樣時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行處理，分析其時(shí)鐘時(shí)序變化，計(jì)算其同步誤差。在節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)不進(jìn)行晶振偏移補(bǔ)償?shù)那疤嵯?，設(shè)置節(jié)點(diǎn)采樣頻率為50 kHz，邏輯分析儀采樣頻率為100 MHz，7個(gè)采集節(jié)點(diǎn)連續(xù)采集90 s，并以節(jié)點(diǎn)1的采樣時(shí)鐘為基準(zhǔn)，其他節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)1的采樣時(shí)鐘偏差即為時(shí)鐘同步誤差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。隨著時(shí)間的推移，節(jié)點(diǎn)間同步誤差逐步累積。當(dāng)采集時(shí)間達(dá)到90 s時(shí)，最大同步誤差僅為0.514 ms，能夠滿足對(duì)精度要求較低的機(jī)械振動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)鐘需求。

2.2 傳輸休眠時(shí)序調(diào)度

同步時(shí)槽內(nèi)，對(duì)各節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)槽的自適應(yīng)分配依賴于節(jié)點(diǎn)傳輸速率，而節(jié)點(diǎn)傳輸速率與傳輸信道鏈路質(zhì)量直接相關(guān)。通過(guò)LQI指標(biāo)評(píng)價(jià)鏈路質(zhì)量，并通過(guò)測(cè)量LQI預(yù)測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸速率，進(jìn)而為各個(gè)節(jié)點(diǎn)分配最優(yōu)傳輸時(shí)槽。

為得到LQI與數(shù)據(jù)傳輸速率的離散模型，將采集節(jié)點(diǎn)置于不同的工作條件下，以改變LQI進(jìn)行簇內(nèi)通信。每次發(fā)送1000條與節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)脑颊駝?dòng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等長(zhǎng)的數(shù)據(jù)幀至網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)數(shù)據(jù)幀96 Bytes，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)記錄下傳輸1000條數(shù)據(jù)幀的時(shí)間以及LQI并取平均，最后構(gòu)造 LQI與數(shù)據(jù)傳輸速率，如圖 3所示。

圖3 數(shù)據(jù)傳輸速率與LQI關(guān)系Fig.3 Relations between data transmission rate and LQI

根據(jù)所得的LQI與數(shù)據(jù)傳輸速率的離散關(guān)系，假設(shè)滿足一元線性回歸模型：在數(shù)據(jù)傳輸階段，初次同步時(shí)，同步時(shí)槽設(shè)為固定值1 s，并設(shè)置LQI為一個(gè)定值。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)廣播傳輸命令信標(biāo)幀，采集子節(jié)點(diǎn)開(kāi)始在1 s時(shí)間內(nèi)分別占用相同的傳輸時(shí)槽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并上傳子節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)獲取各個(gè)子節(jié)點(diǎn)的剩余數(shù)據(jù)量 Ni以及相應(yīng)的LQI值，剩余傳輸階段，所有子節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)傳輸所需要的時(shí)間t由式（2）和式（3）可得：

式（1）中：v為數(shù)據(jù)傳輸速率；L為鏈路質(zhì)量指示；a、b為回歸系數(shù)。擬合得到：

下一次同步時(shí)槽將由比例因子 P以及傳輸剩余時(shí)長(zhǎng)t決定，一般情況下，P設(shè)為50%，同步時(shí)槽將隨著數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪M(jìn)行逐漸遞減，由式（4）重新分配下一次同步時(shí)槽Tslot：

網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)廣播傳輸命令信標(biāo)幀，子節(jié)點(diǎn)接收同步信標(biāo)幀和下一個(gè)同步時(shí)槽周期內(nèi)的傳輸時(shí)槽信息。傳輸時(shí)槽分配基于各子節(jié)點(diǎn)的LQI值，LQI越低，則為子節(jié)點(diǎn)分配的傳輸時(shí)槽將越大。使各個(gè)子節(jié)點(diǎn)在每一個(gè)同步時(shí)槽周期內(nèi)傳輸相同的數(shù)據(jù)量，各采集子節(jié)點(diǎn)分配的傳輸時(shí)槽tslot(i)由式（5）可得：

各子節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步下，根據(jù)分配的傳輸時(shí)槽，按序自主占用信道使用時(shí)間。在用盡傳輸時(shí)槽之后，進(jìn)入休眠狀態(tài)，將信道讓出給下一個(gè)子節(jié)點(diǎn)使用。未進(jìn)行數(shù)據(jù)回傳的子節(jié)點(diǎn)都將處于休眠狀態(tài)待機(jī)，在臨近下一個(gè)同步時(shí)槽時(shí)自動(dòng)喚醒，并偵聽(tīng)網(wǎng)關(guān)信標(biāo)幀。在一個(gè)同步時(shí)槽內(nèi)，各子節(jié)點(diǎn)開(kāi)始喚醒進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間相位Bi由式（6）可得：

一次同步時(shí)槽內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸完成后，重復(fù)上述過(guò)程，繼續(xù)下一次同步時(shí)槽分配和子節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)槽分配。直到Tslot小于等于1 s，則設(shè)置Tslot=1 s，直到所有采集子節(jié)點(diǎn)完成所有數(shù)據(jù)傳輸。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證該自適應(yīng)時(shí)槽分配的機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸休眠時(shí)序調(diào)度方法的性能，采用機(jī)械無(wú)線振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)WSNG4組成星型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試。WSNG4采用雙核心處理器架構(gòu)，其中核心1 STM32F405 負(fù)責(zé)信號(hào)采集、信號(hào)存儲(chǔ)和處理，核心2 CC2530主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)管理和數(shù)據(jù)傳輸，兩者協(xié)同工作。節(jié)點(diǎn)支持IEPE傳感器，可采用低噪聲的IEPE傳感器進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)信號(hào)采集。實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)如圖4所示，分別對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)故障診斷綜合試驗(yàn)臺(tái)平行軸齒輪箱輸入軸和輸出軸的水平和垂直方向進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)信號(hào)采集。測(cè)試實(shí)驗(yàn)以數(shù)據(jù)傳輸中的沖突次數(shù)、能量消耗以及傳輸速率作為性能指標(biāo)。為測(cè)試不同LQI對(duì)測(cè)試性能指標(biāo)的影響，將WSNG4 采集節(jié)點(diǎn)分別布置在試驗(yàn)臺(tái)的四個(gè)角落，1、2、3、4號(hào)節(jié)點(diǎn)距離網(wǎng)關(guān)的距離分別為5、100、120、100 cm。

圖4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)Fig.4 Experimental test platform

3.1 沖突次數(shù)對(duì)比

采用1個(gè)網(wǎng)關(guān)和4個(gè)采集節(jié)點(diǎn)組成星型網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸總量均為25.6 kB。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)首先下發(fā)數(shù)據(jù)傳輸命令信標(biāo)幀，子節(jié)點(diǎn)接收到命令信標(biāo)幀后，采用CSMA-CA機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，統(tǒng)計(jì)各個(gè)子節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)生的沖突次數(shù)。然后分別采用均勻時(shí)槽分配方法以及文中提出的自適應(yīng)時(shí)槽分配方法按照上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程重復(fù)測(cè)試，三種方法分別重復(fù)20次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 各子節(jié)點(diǎn)沖突次數(shù)Fig.5 Number of conflict of each child node: a) CSMA-CA mechanism; b) uniform time slot allocation; c) adaptive time slot allocation mechanism

由圖5可知，各節(jié)點(diǎn)在相同方法下的沖突次數(shù)基本保持一致。采用CSMA-CA機(jī)制時(shí)，對(duì)于請(qǐng)求傳輸?shù)淖庸?jié)點(diǎn)，需要請(qǐng)求獲得信道使用權(quán)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得使用權(quán)的幾率都是相等的。對(duì)于均勻時(shí)槽分配方法和自適應(yīng)時(shí)槽分配方法而言，由于沖突僅是在信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)周期，網(wǎng)關(guān)將在每個(gè)長(zhǎng)同步時(shí)槽之后廣播信標(biāo)幀，信道僅在此時(shí)被占用，每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸總量是一致的，因此沖突次數(shù)基本相同。通過(guò)方法對(duì)比，在均勻時(shí)槽分配方法和自適應(yīng)時(shí)槽分配方法下，由于各節(jié)點(diǎn)采用休眠和傳輸時(shí)序調(diào)度，不需要進(jìn)行信道沖突訪問(wèn)，因此各節(jié)點(diǎn)的沖突次數(shù)基本相同，并且沖突次數(shù)較CSMA-CA機(jī)制而言大幅下降。

3.2 能量消耗對(duì)比

在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程各個(gè)子節(jié)點(diǎn)的傳輸能量消耗。各子節(jié)點(diǎn)的能量消耗如圖 6所示，從四個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量對(duì)比分析可知，隨著距離的增加，各節(jié)點(diǎn)的傳輸能耗相應(yīng)增加。這是由于各節(jié)點(diǎn)離數(shù)據(jù)中心距離的不同，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的通信質(zhì)量不同，進(jìn)而通信質(zhì)量差的丟包重傳次數(shù)多，增加傳輸能耗。同時(shí)由圖 6可以得到，自適應(yīng)時(shí)槽分配方法的傳輸能耗比 CSMA-CA機(jī)制降低 23.4%，比均勻時(shí)槽分配方法降低 10.6%。這是因?yàn)樵?CSMA-CA機(jī)制下，沖突次數(shù)比其他兩種方法大，整體傳輸能量消耗大于另外兩種方法。均勻時(shí)槽分配方法中，時(shí)槽是均勻的，在傳輸時(shí)槽中會(huì)出現(xiàn)因數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢卻沒(méi)有釋放信道的情況，在傳輸能耗上比自適應(yīng)時(shí)槽分配方法略高。

圖6 各子節(jié)點(diǎn)能量消耗Fig.6 Energy consumption of each child node

3.3 傳輸速率對(duì)比

通過(guò)記錄各個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，分別計(jì)算三種方法下各個(gè)子節(jié)點(diǎn)的傳輸速度?？拷W(wǎng)關(guān)最近的節(jié)點(diǎn)1和最遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)3的一次測(cè)試數(shù)據(jù)如圖7所示。采用CSMA-CA機(jī)制時(shí)，傳輸速率比其他兩種方法速率高。這是因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)都有相同的幾率占用信道，并且一直在請(qǐng)求占用信道上傳數(shù)據(jù)，但是它消耗的能量是高于其他兩種方法的。均勻時(shí)槽分配方法因?yàn)閿?shù)據(jù)量的大小在傳輸時(shí)槽中數(shù)據(jù)傳輸完畢后依然占用著信道，因此而消耗的傳輸時(shí)間更多，傳輸速率更低。對(duì)于自適應(yīng)時(shí)槽方法，由于各個(gè)子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間相互錯(cuò)開(kāi)，減少了沖突次數(shù)，在每段傳輸時(shí)槽保證了數(shù)據(jù)傳完之后釋放信道，因此傳輸時(shí)間更短，相比均勻時(shí)槽分配方法傳輸速率高。通過(guò)對(duì)距離數(shù)據(jù)的分析，節(jié)點(diǎn)1的平均傳輸速率為87.6 kbps，節(jié)點(diǎn)3的平均傳輸速率為82.7 kbps。因各節(jié)點(diǎn)距離的不同，導(dǎo)致通信質(zhì)量不一樣，而通信質(zhì)量在較低時(shí)丟包重傳次數(shù)高，因此距離較近的節(jié)點(diǎn)通信質(zhì)量較好，傳輸速率更高。

圖7 節(jié)點(diǎn)1、3傳輸速率與數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的關(guān)系Fig.7 Relationship between transmission rate and data length of nodes: a) node 1; b) node 3

4 結(jié)論

文中提出了自適應(yīng)時(shí)槽分配的機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸休眠時(shí)序調(diào)度方法，用于改進(jìn)均勻時(shí)槽分配的方法在機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)大量原始數(shù)據(jù)傳輸需求下節(jié)點(diǎn)傳輸能耗升高、傳輸速率降低的不足。通過(guò)信標(biāo)調(diào)度的自適應(yīng)時(shí)槽分配時(shí)鐘同步方法，使各節(jié)點(diǎn)不需要晶振補(bǔ)償，就可以校準(zhǔn)本地時(shí)鐘誤差，極大地降低了同步次數(shù)。通過(guò)LQI指標(biāo)評(píng)價(jià)鏈路質(zhì)量，并通過(guò)測(cè)量LQI，預(yù)測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸速率，進(jìn)而為各個(gè)節(jié)點(diǎn)分配最優(yōu)傳輸時(shí)槽，以充分利用信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)下全網(wǎng)周期性同步。此外，未進(jìn)行數(shù)據(jù)回傳的子節(jié)點(diǎn)都將處于休眠狀態(tài)待機(jī)，直到下一個(gè)同步時(shí)槽時(shí)自動(dòng)喚醒，并偵聽(tīng)網(wǎng)關(guān)信標(biāo)幀，使節(jié)點(diǎn)空閑期能耗降至最低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與CSMA-CA方法和均勻時(shí)槽分配方法相比，自適應(yīng)時(shí)槽分配方法能有效降低無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸能耗。