[發明專利]基于Mesh和分簇相結合的無線傳感網通信調度方法

有效

• 申請號: 200810059966.7
• 申請日: 2008-03-05
• 公開（公告）號: CN101252512A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 鄧瀚林;沈杰;黃河清;姚道遠;劉海濤
• 申請（專利權）人: 中科院嘉興中心微系統所分中心
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L12/28;H04L7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 沈志良

1.一種基于Mesh和分簇相結合的無線傳感網通信調度方法，其特征在于，無 線傳感網由骨干節點BB、簇頭節點CH和簇成員節點CM組成；其中，BB之 間是Mesh結構，BB與CH，CM之間是分簇結構，該方法包括以下步驟：

(1)形成BB節點超幀：BB節點形成自己的超幀，周期性廣播攜帶有超幀信 息的Beacon幀；

(2)形成CH節點超幀：CH節點收到BB的Beacon幀，申請加入BB組建的 簇；CH被BB批準加入簇后，形成自己的超幀，周期性廣播攜帶有簇內 通信信息的Beacon幀；

(3)形成CM節點超幀：CM節點收到CH的Beacon幀，申請加入CH組建的 簇；CM經CH批準加入簇后，形成自己的超幀；

BB節點超幀時段確定：

BB的一個超幀周期包括2個時段，Broadcast時段和Communication時段； 一個超幀周期中第一個時段是Broadcast時段，其預設長度是T_Broadcast，該時段內 BB節點以退避的方式向管理范圍內的CH廣播Beacon幀；Broadcast時段的實 際長度取決于該超幀周期內BB成功廣播Beacon幀需要的時間T₁；關系式如下：

TBB-Broadcast=T1,T1<TBroadcastTBroadcast,T1≥TBroadcast;]]>

Broadcast時段結束后，是Communication時段；該時段內BB節點的任務 包括路由建立和數據傳輸；Communication時段的長度是，

T_{BB-Communication}＝T_Superframe-T_BB-Broadcast；

CH節點超幀時段確定：

CH的一個超幀周期包括了7個時段，Scan時段，Sync時段，Sleep時段， Broadcast時段，Collect時段，Report時段，Sleep時段；Scan時段用于掃描 BB的Beacon幀，其長度等于BB的Broadcast時段的實際長度，即，

T_CH-Scan＝T_BB-Broadcast；

Sync時段，CH啟動時鐘同步計算進程，根據計算結果調整本地時鐘，保證 與BB節點的時鐘同步，其長度等于同步計算需要的時間，即，

T_CH-Sync＝T_Sync；

CH的Broadcast時段的起點由BB節點指定，用符號t₁表示，同時用符號t₀表 示Scan時段的預設終點；那么有下面的關系式成立，

t₁-t₀＝n×(T_CH-Broadcast+T_CH-Collect+T_CH-Report)＞T_Sync；

Sync與Broadcast之間的Sleep時段的長度用符號T_CH-Sleep1表示為，

T_CH-Sleep1＝n×(T_CH-Broadcast+T_CH-Collect+T_CH-Report)-T_Sync；

+T_Broadcast-T_CH-Scan

Broadcast時段，CH無沖突地廣播Beacon幀，其長度等于發送Beacon幀 需要的時間T_Beacon，即，

T_CH-Broadcast＝T_Beacon；

Collect時段，CH接收來自CM的數據包，其長度用符號T_CH-Collect；

Report時段，CH無沖突地向BB發送數據包；假設CH發送數據包需要的時 間為T_Data，那么有，

Report之后到超幀周期結束的Sleep時段的長度用符號T_CH-Sleep2表示為，

T_CH-Sleep2＝T_Superframe-T_CH-Scan-T_CH-Sync-T_CH-Sleep1

-T_CH-Broadcast-T_CH-Collect-T_CH-Report；

CM節點超幀時段確定：

CM的一個超幀周期中包括4個時段Scan時段，Report時段，Sync時段， Sleep時段；

Scan時段，CM掃描CH的Beacon幀，其長度等于CH的Broadcast時段的 長度，即，

T_CM-Scan＝T_CH-Broadcast；

Report時段，CM以退避方式向CH發送數據包，其長度等于CH的Collect 時段的長度，即，

其中T₂的計算，如果該超幀周期內，CM以退避方式成功發送一次數據包需 要的時間為T₃，那么有，

T2=T3,T3<TCH-CollectTCH-Collect,T3≥TCH-Collect;]]>

Sync時段，CM啟動時鐘同步計算進程，根據結果調整本地時鐘，保證與 CH節點的時鐘同步，其長度等于同步計算需要的時間，即，

T_CM-Sync＝T_Sync

Sleep時段的長度，為

T_CH-Sleep＝T_Superframe-T_CM-Scan-T_CM-Report-T_CM-Sync。