[發明專利]優化訪問無線傳感器網絡信道的方法及系統

有效

• 申請號: 201410620812.6
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN104320858B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 孫玲;施佺;姚彬;楊玲玲;付康為;霍中興;張琨;欒志勇
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H04W74/02
• 分類號: H04W74/02;H04W84/18
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙)11400
• 代理人: 高之波,鄔玥

1.一種基于混合MAC協議的優化訪問無線傳感器網絡信道的方法，所述混合MAC協議是基于CSMA/CA協議與TDMA協議的混合，所述優化訪問無線傳感器網絡信道的方法包括:

1)將高負載的無線傳感器網絡中的傳感器節點分為多個組；

2)所述多個組基于所述混合MAC協議訪問所述信道；其中，

2.1)每個組內的傳感器節點采用CSMA/CA協議的競爭方式單獨訪問所述信道；

2.2)各組間的傳感器節點采用TDMA協議的調度方式共享訪問所述信道；

所述步驟1)是根據各個傳感器節點接入無線傳感器網絡時間的不同為每個節點分組；

所述步驟2.2)包括：當一組傳感器的節點基于CSMA/CA協議的競爭方式訪問信道時，不屬于該組的傳感器節點進入睡眠模式，直到屬于本組的TDMA協議的同步信號喚醒傳感器節點的處理器后，再以CSMA/CA協議競爭的方式訪問信道。

2.如權利要求1所述的方法，其中，所述步驟1)包括：

1.1)在同步信號中加入在時間幀中基于CSMA/CA方式傳輸數據的傳感器節點地址；

1.2)每當有一個傳感器節點接入網后，就將該接入的傳感器節點的地址加入到組中；

1.3)當組地址的起始位置大于實際節點的個數時，判斷該組已經滿員，則分配下一組，將所述下一組地址的起始位置設置為零并為該組地址賦值；1.4)重復上述步驟1.1)至1.3)，直到將所有傳感器節點分組完成。

3.如權利要求1所述的方法，其中，所述步驟2)的上行訪問控制過程包括以下步驟：

2-a)將傳感器節點請求接入無線傳感器網絡；

2-b)對網絡地址相同的傳感器節點發送同步信號；

2-c)傳感器節點接收同步信號并判斷所述同步信號的數據包中的組成員地址是否包含自己的地址，

當傳感器節點判斷為不包含自己的地址時，則丟掉該數據包，繼續接收同步信號，或者，

當傳感器節點判斷為包含自己的地址時，則隨機延時，并在延時后以CSMA/CA協議方式發送數據。

4.如權利要求3所述的方法，其中，所述步驟2-a)包括：

所述傳感器節點向匯聚節點發送請求入網的命令；

當允許新節點加入網絡時，匯聚節點通知該新節點已成功接入網絡；

將該新加入的傳感器節點的地址加入到所述匯聚節點的傳感器節點地址數組中。

5.如權利要求3所述的方法，其中，以偽隨機序列為基礎確定所述隨機延時的最小值與最大值。

6.如權利要求3所述的方法，其中，根據偽隨機序列與定時器相結合的方法生成所述隨機延時的數值。

7.如權利要求6所述的方法，其中，所述生成所述隨機延時的數值的步驟包括：

根據各個傳感器節點的地址為所述各個傳感器節點的定時器賦予初始隨機值，根據所述初始隨機值生成包含偽隨機值的偽隨機序列；

當處于上行訪問控制過程中時，根據定時器當前的計數值與偽隨機序列中選取的偽隨機值確定所述隨機延時的數值；

當所確定的隨機延時的數值等于指定值時，再次對所述定時器賦予初始隨機值；

迭代上述過程。

8.如權利要求1所述的方法，其中，所述步驟2)的下行訪問控制過程采用多個優先級的控制方法來發送傳感器節點的控制信息。

9.如權利要求8所述的方法，其中，所述多個優先級的控制方法包括：將需要立即處理的控制信息設置為第一優先級，將可以暫緩處理的控制信息設置為第二優先級，將最后處理的控制信息設置為第三優先級。

10.如權利要求9所述的方法，其中，

具有第一優先級的控制信息選擇在傳感器節點以競爭方式接入信道的時間段內發送；

具有第二優先級的控制信息選擇在為網絡擴展而預留的時間段內發送；

具有第三優先級的控制信息選擇將其打包在同步信號的數據中發送給傳感器節點；

其中，將傳感器節點以競爭方式進入信道的時間加上為網絡擴展而預留的時間，得到每幀的時間。

11.如權利要求1所述的方法，其中，所述步驟2.2)包括：通過同步信號，使得多個傳感器節點組分時發送數據。