[發明專利]一種跨層無線傳感器網絡MAC協議通信方法及系統

有效

• 申請號: 201310503404.8
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103596236A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 鄭國強;李濟順;亢丙午;李冰;侯云山;祁志娟;徐素莉;陳建華;劉偉;高宏峰;沈森;王斐
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/24;H04W56/00;H04W80/02;H04W84/18
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡泳棋

1.一種跨層無線傳感器網絡MAC協議通信方法，其特征在于，該通信方法包括如下步驟：

1）根據無線傳感器網絡各節點距離SINK節點的跳距，對各節點分配一相應的等級；

2）將無線傳感器網絡中的各節點的每個工作周期化分為數據接收時段T_R、數據發送時段T_S和睡眠時段T_sleep，且數據接收時段T_R等于數據發送時段T_S；

3）設置各等級節點的啟動工作時間，使相同等級區域的節點周期調度同步，使處于第i等級區域內節點的周期數據發送時段與處于第i-1等級區域內節點的周期數據接收時段相對應，處于第i等級區域內節點的周期數據接收時段與處于第i+1等級區域內節點的周期數據發送時段相對應，其中N為節點所處的最高等級，1≤i≤N-1；

4）當節點處于工作周期的數據接收時段時，設置一個最大空閑偵聽時間，在該偵聽時間內，判斷偵聽到的RTS消息內容中節點的等級是否大于該節點的等級，當且僅當RTS消息中包含的節點等級比當前接收節點的等級大1時，則節點在信道空閑時接收信息，否則該節點丟棄該RTS消息直接進入睡眠狀態，直至該數據接收時段結束；

5）當節點處于工作周期的數據發送時段且有數據需要發送時，偵聽信道并在信道空閑時發送數據，否則節點進入睡眠狀態，直至當前周期數據發送時段時間結束。

2.根據權利要求1所述的跨層無線傳感器網絡MAC協議通信方法，其特征在于，所述步驟1）中對節點劃分等級是通過SINK節點采用洪泛協議向網絡中所有節點發送一個StartMessage消息實現的,StartMessage消息中包含一個跳距字段Hop、一個最大跳距信息Hmax、網絡開始周期工作的初始時間值t₁及發送該消息時節點當前的時間戳值。

3.根據權利要求1所述的跨層無線傳感器網絡MAC協議通信方法，其特征在于，所述各等級節點的啟動工作時間為T_im，

T_im＝t₁+(N-i)T_S-R

其中，i為節點所處的等級，T_S-R為節點周期持續接收數據或周期持續發送數據時段的時間，T_R＝T_S＝T_S-R，N為節點所處的最高等級，t₁為網絡開始周期工作的初始時間，由網絡初始化階段的工作持續時間確定，

t₁＝t₀+T_g

t₀是網絡開始初始化時SINK節點的時間，T_g是網絡初始化階段所使用的時間，由用戶設置。

4.根據權利要求1所述的跨層無線傳感器網絡MAC協議通信方法，其特征在于，所述各節點的每個工作周期都是按照接收時段、發送時段和睡眠時段的順序執行的。

5.根據權利要求1所述的跨層無線傳感器網絡MAC協議通信方法，其特征在于，所述步驟4）中當偵聽到的RTS消息內容中節點的等級小于該節點的等級時，說明節點發生移動，將當前接收節點的等級設置為與發送RTS消息的節點等級相同，丟棄該RTS消息，進入睡眠狀態，直至周期數據接收時段時間結束。

6.一種跨層無線傳感器網絡MAC協議通信系統，其特征在于，該通信系統包括各無線傳感器節點和SINK節點，所述的無線傳感器節點根據其距SIKN節點的跳距而被分配一相應的等級，各節點的每個工作周期化分為數據接收時段T_R、數據發送時段T_S和睡眠時段T_sleep，且數據接收時段T_R等于數據發送時段T_S，通過設置各等級節點的工作時間，使相同等級區域的節點周期調度同步，使處于第i等級區域內節點的周期數據發送時段與處于第i-1等級區域內節點的周期數據接收時段相對應，處于第i等級區域內節點的周期數據接收時段與處于第i+1等級區域內節點的周期數據發送時段相對應，其中N為節點所處的最高等級，1≤i≤N-1。