[發(fā)明專利]一種基于相長干涉的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臎_突解決方法與系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210476041.9
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN102970737A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 冀曉宇;劉俊宏;何源;王繼良;劉云浩
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫儒安科技有限公司
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04W72/12
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊小雙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線自組織網(wǎng)路與傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于相長干涉的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臎_突解決方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著通信、傳感器制造、嵌入式計算的日益成熟，大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展并被廣泛應(yīng)用到環(huán)境、國防、救災(zāi)搶險、城市管理等諸多領(lǐng)域。典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量微型傳感器節(jié)點組成，它們能夠在惡劣及危險環(huán)境中迅速展開，并通過無線自組成網(wǎng)，不受現(xiàn)有有線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的限制。感知數(shù)據(jù)通過無線通信以多跳中繼方式匯集到數(shù)據(jù)處理中心。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使人們在任何時間、地點和環(huán)境條件下實時獲取大量詳實而可靠的信息，體現(xiàn)“計算無處不在”理念。

目前已經(jīng)有大量研究工作致力于如何提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能以及降低能量消耗。其中一個重要的方法就是通過減少網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的沖突來達到節(jié)省能量消耗的目標(biāo)。數(shù)據(jù)包的沖突不僅造成了數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖。匾氖菦_突之后的重傳又造成了額外的能量消耗。因此，解決數(shù)據(jù)包的沖突有著至關(guān)重要的意義。現(xiàn)有的沖突解決機制大部分是從鏈路訪問控制層(MAC)出發(fā)，通過合理的安排和調(diào)度，使得發(fā)送者在不同的時間發(fā)送數(shù)據(jù)。從性質(zhì)上劃分，這些協(xié)議可以分成兩類，分別是基于競爭的沖突解決方法和基于調(diào)度的沖突解決方法。其中，典型的MAC層協(xié)議，如載波監(jiān)聽多路訪問控制協(xié)議(CSMA)就是一種基于競爭的沖突解決方法。雖然基于競爭的沖突解決方法操作簡單，但其工作效率比較低，而且當(dāng)發(fā)送者數(shù)目比較多時，這類協(xié)議的作用就更加無法體現(xiàn)出來，所以這類協(xié)議對于現(xiàn)在的大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，有一定的約束和弊端。另外一種是基于調(diào)度的協(xié)議，比如時分多址(TDMA)，這類協(xié)議的一個特點是其效率要比基于競爭的沖突解決協(xié)議高，但其缺點在于調(diào)度發(fā)送者所帶來的花費卻要比前者要高很多，因此對于資源有限的傳感器節(jié)點而言，是不適用的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種沖突解決效率高，重傳次數(shù)少，發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點能耗低的無線傳傳輸沖突的解決方法和系統(tǒng)。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于相長干涉的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臎_突解決方法，包括：

當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕邮展?jié)點檢測到數(shù)據(jù)包沖突時，接收節(jié)點通過廣播方式向發(fā)送節(jié)點發(fā)送競爭通知包；

發(fā)送節(jié)點接收到所述競爭通知包后，向所述接收節(jié)點發(fā)送競爭數(shù)據(jù)包，競爭數(shù)據(jù)包長度代表發(fā)出該競爭數(shù)據(jù)包的發(fā)送節(jié)點的身份；

接收節(jié)點根據(jù)相長干涉原理，通過競爭數(shù)據(jù)包長度識別出發(fā)送節(jié)點；接收節(jié)點安排每個識別出的發(fā)送節(jié)點的發(fā)送時刻，接收節(jié)點生成包含每個識別出的發(fā)送節(jié)點的發(fā)送時刻的調(diào)度包；接收節(jié)點通過廣播方式向發(fā)送節(jié)點發(fā)送該調(diào)度包；

發(fā)送節(jié)點接收到所述調(diào)度包后，找到調(diào)度包中的本發(fā)送節(jié)點的發(fā)送時刻，在該發(fā)送時刻向接收節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。

其中，向所述接收節(jié)點發(fā)送競爭數(shù)據(jù)包之前，還包括：

所述發(fā)送節(jié)點使用隨機數(shù)生成器，生成一個隨機長度L，L的范圍是5-100字節(jié)，把L作為競爭數(shù)據(jù)包長度，競爭數(shù)據(jù)包的負載的每個字節(jié)的內(nèi)容都是0xFF。

其中，檢測到數(shù)據(jù)包沖突，具體為：

所述接收節(jié)點的接收芯片CC2420的CCA引腳大于閾值-77dBm，且接收到的數(shù)據(jù)包的CRC校驗結(jié)果不正確，則檢測到數(shù)據(jù)包沖突。

其中，接收節(jié)點安排每個識別出的發(fā)送節(jié)點的發(fā)送時刻，具體為：

所述接收節(jié)點根據(jù)競爭數(shù)據(jù)包長度作為優(yōu)先級安排每個識別出的發(fā)送節(jié)點的發(fā)送時刻，其中，競爭數(shù)據(jù)包長度越大優(yōu)先級越高。

其中，發(fā)送節(jié)點接收到所述調(diào)度包后，找到調(diào)度包中的本發(fā)送節(jié)點的發(fā)送時刻，在該發(fā)送時刻向接收節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，具體為：

所述發(fā)送節(jié)點接收到所述調(diào)度包后，找到調(diào)度包中的本發(fā)送節(jié)點的發(fā)送時刻，如果當(dāng)前時間不是該發(fā)送時刻，則進入休眠模式，并采用倒計時等待該發(fā)送時刻，如果當(dāng)前時間是該發(fā)送時刻，則在該發(fā)送時刻向接收節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。

一種基于相長干涉的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臎_突解決系統(tǒng)，其特征在于，包括：

沖突檢測與競爭通知包發(fā)送裝置，用于當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕邮展?jié)點檢測到數(shù)據(jù)包沖突時，接收節(jié)點通過廣播方式向發(fā)送節(jié)點發(fā)送競爭通知包；

競爭數(shù)據(jù)包發(fā)送裝置，用于發(fā)送節(jié)點接收到所述競爭通知包后，向所述接收節(jié)點發(fā)送競爭數(shù)據(jù)包，競爭數(shù)據(jù)包長度代表發(fā)出該競爭數(shù)據(jù)包的發(fā)送節(jié)點的身份；

發(fā)送節(jié)點識別與調(diào)度裝置，用于接收節(jié)點根據(jù)相長干涉原理，通過競爭數(shù)據(jù)包長度識別出發(fā)送節(jié)點；接收節(jié)點安排每個識別出的發(fā)送節(jié)點的發(fā)送時刻，接收節(jié)點生成包含每個識別出的發(fā)送節(jié)點的發(fā)送時刻的調(diào)度包；接收節(jié)點通過廣播方式向發(fā)送節(jié)點發(fā)送該調(diào)度包；