[發明專利]一種傳感器網絡數據傳輸自適應方法和系統

在審

• 申請號: 201810388875.1
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108616460A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 陳衛
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: H04L12/863
• 分類號: H04L12/863;H04L12/865;H04L29/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李盛洪

本發明涉及一種傳感器網絡數據傳輸自適應方法和系統，該方法包括當MAC層處于信標模式時，協調器將當前超幀結構的參數信息字段裝入信標幀中，并將裝入參數信息的信標幀廣播發送給網絡中其他所有的傳感器節點；若傳感器節點需要在CFP期間采用GTS進行通信，則發送GTS請求幀給網絡協調器；協調器通過查找預先統計好的惡劣等級表確定已發送GTS請求幀的傳感器節點的優先級；網絡協調器為優先級排序高的傳感器節點分配信標幀的內容，并將信標幀廣播給在信標幀中開啟GTS域的傳感器節點；該信標幀被協調器廣播給所有在信標幀中開啟GTS域的傳感器節點，這樣能夠讓不同的傳感器節點發送的數據得到不同的信道資源，確保讓惡劣等級高或緊急事件搶先進行GTS通信。

技術領域

本發明涉及數據傳輸技術領域，特別是涉及一種傳感器網絡數據傳輸自適應方法和系統。

背景技術

IEEE制定了IEEE 802.15.4標準，目前主要用于低速無線個域網(Low-RateWireless Personal Area Network,LR-WPAN)和無線傳感器網絡(WSN)。該標準定義了相應的物理層(PHY)和媒體訪問控制接入層(MAC)協議。MAC層主要支持兩種模式:信標模式和非信標模式，在信標模式中允許可選擇性地使用超幀結構。超幀的格式如圖1所示，主要分為活躍和不活躍兩個部分。在不活躍期間，節點進入休眠狀態以節省能量。活躍期由3個部分組成:信標階段、競爭訪問時段(Contention Access Period,CAP)和非競爭訪問時段(Contention Free Period,CFP)。其中，信標階段主要用于協調器周期性與設備進行同步；CAP時段用于非實時應用需求，采用CSMA/CA機制降低無線信道傳輸數據時發生沖突的可能性；CFP時段主要用于有延時約束的實時業務需求。

IEEE 802.15.4標準中，超幀結構的活躍期劃分為16個時隙，超幀結構的活躍期最多有7個保證時隙(Guaranteed Time Slot,GTS)，每個GTS可以由若干個時隙組成。信道接入機制分為兩種：有競爭的和無競爭的。在基于競爭的信道接入中，所有設備通過CSMA/CA機制使用相同的信道傳輸數據，第一個發現信道未被占用的設備可以傳輸。而在無競爭的信道接入中，PAN協調器給每個設備指定一個時隙，即保證時隙(GTS)。

IEEE 802.15.4作為WSN底層采用的可選標準之一，雖然其在信標工作模式下提供了用于實時通信場合的GTS(guaranteed time slot)機制，但是仍然有一些因素限制了GTS機制的應用。首先，設備如果需要GTS機制，必須先發送GTS請求；其次，對于一些敏感的事件(如GTS請求、報警等)，在傳輸的過程中并未進行區分，而MAC協議使用超幀結構，也就是時間被劃分為超幀，每個超幀都有一個信標幀和一個通信階段。在WSN網絡中，事件觸發性的數據與周期性采集的數據對傳輸延遲的要求具有顯著的不同。不同隨機數據的實時性與可靠性要求是不同的，例如，敏感緊急事件數據具有極高的實時性要求，若對敏感的事件未進行區分，將影響敏感事件的傳輸上報。基于此，為IEEE 802.15.4協議提供相應事件的區分服務及QoS(Quality of Service，服務質量)支持成為必須解決的問題。

發明內容

基于此，有必要針對對于一些敏感的事件(如GTS請求、報警等)，在傳輸的過程中并未進行區分的問題，提供一種傳感器網絡數據傳輸自適應方法和系統。