[發(fā)明專利]一種高效無線信息交互網絡協議的設計方法

有效

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• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103415045A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設計）人: 肖友剛;張平;楊群;陳江;黃劍鋒;曾伍楊
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04W28/22
• 分類號: H04W28/22;H04W74/08;H04W80/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高效無線信息交互網絡協議的設計方法，其特征在于該方法包括無線信息交互網絡信道接入協議和網絡動態(tài)速率傳輸控制協議，所述的無線信息交互網絡信道接入協議，其主要步驟包括：

(1)自組織組網。其特征在于，在網絡節(jié)點上電、初始化完成后，開始進行網絡探測，從低頻率信道往高頻率信道依次掃描占用情況，根據不同的信道占用情況做出相應決策，使用相應邏輯算法協調節(jié)點加入過程與節(jié)點離開過程。所述的節(jié)點加入過程，其特征在于，節(jié)點探測完成后，獲得信道占用信息，選擇存在網絡的信道，及適當的節(jié)點加入策略，保證節(jié)點成功加入網絡。所述的節(jié)點離開分為正常離線和意外離線，其特征在于，對正常離線與意外離線設置不同的策略，保證離線節(jié)點不影響網絡內其它在線節(jié)點的正常運作，不影響網絡的構建和網絡性能。

(2)信道接入控制方法。其特征在于，將節(jié)點的行為定義為五種狀態(tài)，設定節(jié)點在不同狀態(tài)下，收到不同報文數據時做出的反應，使所述的信道接入協議穩(wěn)定、可靠地工作：

協議初始化：該狀態(tài)為節(jié)點上電后自動進入的狀態(tài)，節(jié)點在此時進行信道探測和隨機競爭臨時主節(jié)點。

臨時主節(jié)點：節(jié)點在競爭中獲勝成為臨時主節(jié)點，自動生成網絡地址，按周期發(fā)送本地數據信息；同時，臨時主節(jié)點收到新上線節(jié)點的上線請求后發(fā)出相應指令，維持網絡秩序。

等待加入：如果同時上線的節(jié)點有多個，競爭臨時主節(jié)點失敗的節(jié)點將由初始化狀態(tài)轉到等待加入狀態(tài)，該狀態(tài)中的節(jié)點根據臨時主節(jié)點的指令消息，隨后進入在線成員狀態(tài)。

在線成員：當節(jié)點加入網絡后，節(jié)點的狀態(tài)更改為在線成員，在線成員節(jié)點按照預定時序依次發(fā)送數據信息，并可以在數據信息中加入指令。

休眠：節(jié)點在發(fā)送休眠指令后，進入休眠狀態(tài)，該狀態(tài)主要是為了方便重新加入在線成員和節(jié)省功耗，并省去不必要的功能。

(3)信道接入協議的退避算法。其特征在于，根據退避時間、區(qū)間設定退避計數器的值。當沖突發(fā)生時，計數器遞增，退避區(qū)間的左邊界左移使退避區(qū)間增大，同時使平均退避時長減小，從而增大退避節(jié)點在下一次發(fā)送時的成功概率，隨著退避計數器的繼續(xù)增大，也為比較擁堵的網絡提供更大的退避空間；數據發(fā)送成功后，采用負指數冪等形式以較快速度刪減退避計數器的值，從而迅速減輕網絡壓力。

2.根據權利要求1，所述的網絡動態(tài)速率傳輸控制協議，其特征在于，實現了各個節(jié)點不同速率的動態(tài)調整。首先，通過相應的算法確定節(jié)點發(fā)送數據的動態(tài)請求速率，并對其進行標識；然后，對數據傳輸過程進行實時控制，讓節(jié)點的數據傳輸按照實時信息交互需求進行調整；再次，設置完整的調整策略來協調不同優(yōu)先級的節(jié)點；最后，將不重要的節(jié)點采集到的實時信息進行壓縮融合，除去冗余的、無實用性的高精度數據，為重要節(jié)點的數據留出更多的網絡帶寬，保證具有重要信息的相關節(jié)點間的高速信息交互。在數據請求速率存在差異的情況下，為了提高網絡節(jié)點的信息交互效率，各個節(jié)點必須維護一份節(jié)點優(yōu)先級分類列表，并在此基礎上動態(tài)生成一組用于分配數據信息交互時隙的節(jié)點列表。

3.根據權利要求1，對所述的信道接入控制方法進行網絡節(jié)點的時隙劃分和時鐘同步，保證網絡中節(jié)點的信息按照預先設定的邏輯進行交互，提高網絡的實時性能和服務質量。同時，針對所述的信道接入控制方法，設計數據幀格式，用于網絡協調控制和數據信息傳輸。