[發(fā)明專利]一種基于優(yōu)先級的無線納米傳感器網(wǎng)絡(luò)動態(tài)接入方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410245476.1
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104039020B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 池凱凱;林一民;程珍
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04W84/18
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司33241
• 代理人: 王利強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線納米傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，涉及一種基于節(jié)點優(yōu)先級來決定接入節(jié)點符號速率的動態(tài)接入方法。

技術(shù)背景

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，制造出納米級大小的無線傳感器即納米傳感器已經(jīng)成為可能。納米傳感器通過無線納米技術(shù)連接而成的網(wǎng)絡(luò)則稱為無線納米傳感器網(wǎng)絡(luò)，其在體內(nèi)藥物傳輸、空氣污染監(jiān)控等方面有十分廣闊的前景。

鍵控開關(guān)即OOK調(diào)制方式，是無線納米傳感器較有應(yīng)用前景的物理層調(diào)制方式之一。OOK調(diào)制方式是僅僅在發(fā)送“1”比特時發(fā)送一個脈沖信號，而在發(fā)送“0”比特時保持安靜即天線上不發(fā)送任何電壓信號。在此基礎(chǔ)上，其相關(guān)數(shù)據(jù)鏈路層的接入方法設(shè)計，比如適用于無線局域網(wǎng)的IEEE802.11MAC協(xié)議、采用CDMA技術(shù)的蜂窩網(wǎng)設(shè)計等，都是針對已有網(wǎng)絡(luò)的宏觀節(jié)點來設(shè)計，具有相對較高的復(fù)雜性。而無線納米傳感器節(jié)點僅僅具有約幾百納米的大小，其納米處理器的處理能力非常有限，所以這些都不適用于處理能力非常有限的納米傳感器節(jié)點。

如果每個納米傳感器節(jié)點每發(fā)送出一個比特符號后，空閑一個固定的時間間隔T再發(fā)送下一個比特符號，則可以大大降低符號發(fā)送沖突的發(fā)生頻率。然而，當(dāng)兩個都要開始發(fā)送比特信息的相鄰節(jié)點剛好在同一時刻開始發(fā)送第一個比特符號，即第一個比特發(fā)送發(fā)生了沖突，則后續(xù)的所有比特發(fā)送都會發(fā)生沖突，從而會導(dǎo)致接收節(jié)點上大量的比特接收錯誤。

此外，由于數(shù)據(jù)的實時性要求和數(shù)據(jù)的重要性不同，不同納米傳感器節(jié)點的感知數(shù)據(jù)可能具有不同的優(yōu)先級。當(dāng)不同優(yōu)先級權(quán)數(shù)的數(shù)據(jù)同時接入同一個中繼節(jié)點時，我們必須考慮其優(yōu)先級大小，優(yōu)先級越高，其符號速率應(yīng)該越大，這樣其中繼時間也越短，即包發(fā)送時延越短。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有OOK調(diào)制無線納米傳感器網(wǎng)絡(luò)接入方法的帶寬利用率較低、沖突頻率較高、未考慮實時性等不足，本發(fā)明提出一種基于優(yōu)先級的無線納米傳感器網(wǎng)絡(luò)動態(tài)接入控制方法，既能做到無沖突、高帶寬利用率，又能兼顧數(shù)據(jù)實時性傳輸需求。

為了解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提出如下技術(shù)方案：

一種基于優(yōu)先級的無線納米傳感器網(wǎng)絡(luò)動態(tài)接入方法，所述動態(tài)接入控制方法包括以下步驟：

1)接入節(jié)點操作，過程如下：

(1.1)給中繼節(jié)點發(fā)送一個包含了優(yōu)先級參數(shù)P的接入請求控制包，來通知中繼節(jié)點本節(jié)點有數(shù)據(jù)流要發(fā)往中繼節(jié)點，其中，P為一個正整數(shù)值，值越大表示優(yōu)先級越高；

(1.2)接收來自中繼節(jié)點的回復(fù)控制包，然后從該回復(fù)控制包中讀出中繼節(jié)點所指定開始發(fā)送時刻t_i和連續(xù)發(fā)送比特個數(shù)N_i，t_i和N_i是由中繼節(jié)點確定好并寫入回復(fù)控制包里的參數(shù)值，其中，下標(biāo)i是中繼節(jié)點存儲記錄有MAC地址的第i個接入節(jié)點的編號；

(1.3)在時刻t_i開始，以T為周期，在每個周期的開始時刻連續(xù)發(fā)送N_i個比特符號，周期內(nèi)發(fā)送完這N_i個比特符號后的剩余T-N_i×T_s時間內(nèi)不發(fā)送任何比特符號，即保持發(fā)送電路空閑，其中，T_S是物理層發(fā)送一個調(diào)制符號所消耗的時間，T是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)時延要求預(yù)先設(shè)置好的值，T是T_S的整數(shù)倍的值；

(1.4)在數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，如果某個周期的空閑時間內(nèi)接收到來自中繼節(jié)點的控制包，則跳到步驟(1.2)；

2)中繼節(jié)點操作，過程如下：

(2.1)接收新的接入節(jié)點所發(fā)送的接入請求控制包，更新接入節(jié)點總個數(shù)參數(shù)n:n←n+1，n在網(wǎng)絡(luò)開始部署或中繼節(jié)點重啟的時候初始化為0，從控制包中讀取新接入節(jié)點的MAC地址并存儲下來，并標(biāo)記該接入節(jié)點為節(jié)點n，同時從該控制包中讀取優(yōu)先級參數(shù)并記為P_n，更新所有接入節(jié)點優(yōu)先級之和參數(shù)P_T:P_T←P_T+P_n，P_T在網(wǎng)絡(luò)開始部署或節(jié)點重啟的時候初始化為0；

(2.2)對于每個i∈{1,2···n}，計算符號速率以及連續(xù)發(fā)送比特個數(shù)如果N_i＜1，則跳到步驟(2.6)來結(jié)束操作并且不給接入節(jié)點回復(fù)任何控制包以表示拒絕其接入請求，并且執(zhí)行參數(shù)更新P_T←P_T-P_n和n←n-1，如果N_i≥1則進行下一步操作；