一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的mac協(xié)議通信方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法與裝置，本發(fā)明在節(jié)點(diǎn)生命期內(nèi)采用周期調(diào)度的工作方式，將節(jié)點(diǎn)每個(gè)循環(huán)周期分為同步時(shí)段、忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段、信道預(yù)約時(shí)段、睡眠時(shí)段，使得節(jié)點(diǎn)在每個(gè)時(shí)段能根據(jù)局部的偵聽(tīng)結(jié)果，執(zhí)行不同的操作，降低節(jié)點(diǎn)空閑偵聽(tīng)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)循環(huán)周期的數(shù)據(jù)多跳預(yù)約連續(xù)傳遞，適應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送及時(shí)性的要求，使得節(jié)點(diǎn)周期偵聽(tīng)/睡眠的占空比隨著業(yè)務(wù)的變化動(dòng)態(tài)變化，大大地節(jié)省了節(jié)點(diǎn)的能量消耗。同時(shí)，通過(guò)在信道預(yù)約時(shí)段的中繼節(jié)點(diǎn)選擇，將信道預(yù)約和路由選擇結(jié)合在一起，減少了控制開(kāi)銷，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。
【專利說(shuō)明】—種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法與裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法，屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于采用電池供電，因此網(wǎng)絡(luò)壽命受到能量的限制。為了節(jié)省能量，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通常采用周期偵聽(tīng)/睡眠的機(jī)制來(lái)節(jié)省能量，這類協(xié)議有SMAC, TMAC, PMAC, ASMAC, RMAC等多種，SMAC, TMAC, PMAC協(xié)議通常在一個(gè)周期數(shù)據(jù)只能傳遞一跳，自適應(yīng)的ASMAC協(xié)議能傳遞至多兩跳，但它采用串音偵聽(tīng)和所有鄰居節(jié)點(diǎn)喚醒又增加了網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。因此這類協(xié)議造成數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程的斷斷續(xù)續(xù)，使得數(shù)據(jù)傳遞的多跳時(shí)延較大，不適應(yīng)對(duì)及時(shí)性要求高的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。RMAC協(xié)議利用偵聽(tīng)期間發(fā)送控制報(bào)文預(yù)約信道，可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)周期的數(shù)據(jù)多跳傳遞，但數(shù)據(jù)多跳傳遞的跳數(shù)直接與節(jié)點(diǎn)在每周期的偵聽(tīng)時(shí)間成比例，每周期的偵聽(tīng)時(shí)間越長(zhǎng)，可以預(yù)約的跳數(shù)就越多，但節(jié)點(diǎn)的占空比增大，增加了節(jié)點(diǎn)的能量消耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法與裝置，用以解決現(xiàn)有MAC協(xié)議在多跳傳輸時(shí)能量消耗大的問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0005]一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法，包括如下步驟:
[0006]網(wǎng)絡(luò)初始化:將節(jié)點(diǎn)的一個(gè)循環(huán)工作周期依次分為同步時(shí)段Tsyn。、忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tf、信道預(yù)約時(shí)段Tm和睡眠時(shí)段Tsleep ；
[0007]在同步時(shí)段Tsyne:進(jìn)行同步；
[0008]在忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt_:偵聽(tīng)信道，根據(jù)是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送和信道是否空閑將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為源節(jié)點(diǎn)、候選中繼節(jié)點(diǎn)和睡眠節(jié)點(diǎn)；源節(jié)點(diǎn)發(fā)送忙音信號(hào)，候選中繼節(jié)點(diǎn)在偵聽(tīng)到忙音信號(hào)后也發(fā)送忙音信號(hào)；
[0009]在信道預(yù)約時(shí)段Ttc:源節(jié)點(diǎn)和候選中繼節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送RCF幀；候選中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)偵聽(tīng)的RCF幀信息競(jìng)爭(zhēng)中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)更新RCF幀并發(fā)送更新后的RCF幀；源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)置對(duì)應(yīng)的進(jìn)入睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間Tdelay ；
[0010]在睡眠時(shí)段Tsleep:在睡眠延遲時(shí)間Tdelay后，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，中繼節(jié)點(diǎn)接收并發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0011]在忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt-:偵聽(tīng)信道，若有數(shù)據(jù)需要發(fā)送且信道空閑，則設(shè)置節(jié)點(diǎn)為源節(jié)點(diǎn)；若有數(shù)據(jù)發(fā)送且信道忙、或者無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送且信道忙，則設(shè)置節(jié)點(diǎn)為候選中繼節(jié)點(diǎn)；若無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送且信道空閑，則設(shè)置節(jié)點(diǎn)為睡眠節(jié)點(diǎn)。
[0012]在信道預(yù)約時(shí)段Tr。，源節(jié)點(diǎn)若偵聽(tīng)到信道忙，則設(shè)置節(jié)點(diǎn)為候選中繼節(jié)點(diǎn)。
[0013]候選中繼節(jié)點(diǎn)通過(guò)比較偵聽(tīng)的RCF幀信息中包含的跳距Hop與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)距離SINK節(jié)點(diǎn)的跳距H競(jìng)爭(zhēng)中繼節(jié)點(diǎn)，若Hop大于H，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)成為中繼節(jié)點(diǎn)。
[0014]所述網(wǎng)絡(luò)初始化具體為:在網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)段Tinit:由SINK節(jié)點(diǎn)發(fā)起，確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)距離SINK節(jié)點(diǎn)的跳距；設(shè)置節(jié)點(diǎn)的工作周期T、啟動(dòng)工作時(shí)間tstart、每個(gè)周期的同步時(shí)間Tsyn。、周期忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)間Tt.、周期信道預(yù)約時(shí)間I；。和周期睡眠時(shí)間Tsleep,并更新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)到SINK節(jié)點(diǎn)的跳距H。
[0015]忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Ttme的具體方法為:
[0016]節(jié)點(diǎn)進(jìn)入忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt_后，設(shè)置并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt_時(shí)間的計(jì)時(shí)器T2，激活處于偵聽(tīng)狀態(tài)；
[0017]若節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則在時(shí)間窗[0，Tcs]內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)退避時(shí)間IV1,節(jié)點(diǎn)對(duì)信道偵聽(tīng)Trt，時(shí)間；偵聽(tīng)結(jié)束后，若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道空閑，則立即發(fā)送持續(xù)時(shí)間為Tcs的忙音信號(hào)，并將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為源節(jié)點(diǎn)，發(fā)送忙音信號(hào)結(jié)束后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)直至計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束；若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道忙，則在偵聽(tīng)信道忙的持續(xù)時(shí)間為后，立即發(fā)送一個(gè)持續(xù)時(shí)間為Tc的忙音信號(hào)，并將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為候選中繼節(jié)點(diǎn)，發(fā)送結(jié)束后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)直至計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束；
[0018]若節(jié)點(diǎn)沒(méi)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道為忙的持續(xù)時(shí)間為Tcs，則節(jié)點(diǎn)立即切換進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，發(fā)送一個(gè)持續(xù)時(shí)間為Tcs的忙音信號(hào)，并將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為候選中繼節(jié)點(diǎn)，發(fā)送忙音時(shí)間結(jié)束后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)直至計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束；若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)到的忙音信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于Tm則節(jié)點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行偵聽(tīng)直至計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束；若計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束，沒(méi)有偵聽(tīng)到任何信號(hào)，則將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為睡眠節(jié)點(diǎn)。
[0019]周期信道預(yù)約時(shí)段Tm的具體方法為:
[0020]節(jié)點(diǎn)進(jìn)入周期信道預(yù)約時(shí)段?；。，首先設(shè)置并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)周期信道預(yù)約時(shí)段Irc的計(jì)時(shí)器T3 ；
[0021]源節(jié)點(diǎn)在周期信道預(yù)約時(shí)段?；。，激活偵聽(tīng)，并在偵聽(tīng)時(shí)間窗[0，Twin]內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)時(shí)間T&，節(jié)點(diǎn)對(duì)信道偵聽(tīng)Ti^的時(shí)間；若偵聽(tīng)信道空閑，則發(fā)送一個(gè)信道預(yù)約幀RCF，RCF幀中包括當(dāng)前發(fā)送節(jié)點(diǎn)的類型TYPE、節(jié)點(diǎn)距離SINK的跳距Hop、預(yù)約跳距MH，MH初始設(shè)置為0，之后節(jié)點(diǎn)在延遲一個(gè)最小幀間間隔時(shí)間Tsifs后進(jìn)入偵聽(tīng)狀態(tài)，設(shè)置節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間為=Tdelay = MH.(Tdata+TSIFS)，然后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)；若沒(méi)有偵聽(tīng)到消息或消息無(wú)法識(shí)別，則將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為睡眠節(jié)點(diǎn)，然后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)；若偵聽(tīng)信道忙，則節(jié)點(diǎn)將自己設(shè)置為候選中繼節(jié)點(diǎn)；
[0022]候選中繼節(jié)點(diǎn)在周期信道預(yù)約時(shí)段?；。，激活偵聽(tīng)，若節(jié)點(diǎn)沒(méi)有偵聽(tīng)到任何消息，則將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為睡眠節(jié)點(diǎn)；若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)到信道RCF幀，則競(jìng)爭(zhēng)中繼節(jié)點(diǎn)；
[0023]中繼節(jié)點(diǎn)在周期信道預(yù)約時(shí)段?；。，激活偵聽(tīng)，若偵聽(tīng)到RCF幀，設(shè)置節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入周期睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間為=Tdelay = (MH-1).(Tdata+TSIFS)；
[0024]睡眠節(jié)點(diǎn)，設(shè)置其在進(jìn)入周期睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間為:Tdelay = Tsleep。
[0025]周期睡眠時(shí)段Tsleep的具體方法為:
[0026]節(jié)點(diǎn)進(jìn)入周期睡眠時(shí)段Tsleep ;首先設(shè)置并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)Tsleep時(shí)段的計(jì)時(shí)器T4,根據(jù)在Trc時(shí)段所設(shè)置的節(jié)點(diǎn)睡眠延遲時(shí)間Tw節(jié)點(diǎn)在睡眠Tdelay時(shí)間后激活，節(jié)點(diǎn)激活后，若節(jié)點(diǎn)為發(fā)送數(shù)據(jù)的源節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)激活后進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，并立即開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)DATA消息，發(fā)送完后節(jié)點(diǎn)經(jīng)Tsifs時(shí)間后轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，直至本時(shí)段工作結(jié)束；若節(jié)點(diǎn)為中繼節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)激活后進(jìn)入接收狀態(tài)；若節(jié)點(diǎn)在接收狀態(tài)接收到數(shù)據(jù)消息DATA，則接收完成后，經(jīng)Tsifs時(shí)間后節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)入發(fā)送狀態(tài)，將接收的數(shù)據(jù)DATA繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)完成后，經(jīng)Tsifs時(shí)間轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，直至本時(shí)段工作結(jié)束；若節(jié)點(diǎn)在接收狀態(tài)沒(méi)有接收到消息或接收的消息無(wú)法識(shí)別，則節(jié)點(diǎn)在Tdata時(shí)間后進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直至本時(shí)段工作結(jié)束；若節(jié)點(diǎn)為睡眠節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)在本時(shí)段始終處于睡眠狀態(tài)，直至本時(shí)段工作結(jié)束。
[0027]一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信裝置，包括:
[0028]用于網(wǎng)絡(luò)初始化，將節(jié)點(diǎn)的一個(gè)循環(huán)工作周期至少依次分為同步時(shí)段Tsyn。、忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt.、信道預(yù)約時(shí)段I；。和睡眠時(shí)段Tsleep的單元；
[0029]用于在同步時(shí)段Tsyn。進(jìn)行同步的單元；
[0030]用于在忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt.，偵聽(tīng)信道，根據(jù)是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送和信道是否空閑將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為源節(jié)點(diǎn)、候選中繼節(jié)點(diǎn)和睡眠節(jié)點(diǎn)的單元；源節(jié)點(diǎn)發(fā)送忙音信號(hào)，候選中繼節(jié)點(diǎn)在偵聽(tīng)到忙音信號(hào)后也發(fā)送忙音信號(hào)；
[0031 ] 用于在信道預(yù)約時(shí)段?；。，源節(jié)點(diǎn)和候選中繼節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送RCF幀；候選中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)偵聽(tīng)的RCF幀信息競(jìng)爭(zhēng)中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)更新RCF幀并發(fā)送更新后的RCF幀；源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)置對(duì)應(yīng)的進(jìn)入睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間Tdelay的單元；
[0032]用于在睡眠時(shí)段Tsleep，在睡眠延遲時(shí)間Tdelay后，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，中繼節(jié)點(diǎn)接收并發(fā)送數(shù)據(jù)的單元。
[0033]本發(fā)明在節(jié)點(diǎn)生命期內(nèi)采用周期調(diào)度的工作方式，將節(jié)點(diǎn)每個(gè)循環(huán)周期分為同步時(shí)段、忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段、信道預(yù)約時(shí)段、睡眠時(shí)段，使得節(jié)點(diǎn)在每個(gè)時(shí)段能根據(jù)局部的偵聽(tīng)結(jié)果，執(zhí)行不同的操作，降低節(jié)點(diǎn)空閑偵聽(tīng)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)循環(huán)周期的數(shù)據(jù)多跳預(yù)約連續(xù)傳遞，適應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送及時(shí)性的要求，使得節(jié)點(diǎn)周期偵聽(tīng)/睡眠的占空比隨著業(yè)務(wù)的變化動(dòng)態(tài)變化，大大地節(jié)省了節(jié)點(diǎn)的能量消耗。同時(shí)，通過(guò)在信道預(yù)約時(shí)段的中繼節(jié)點(diǎn)選擇，將信道預(yù)約和路由選擇結(jié)合在一起，減少了控制開(kāi)銷，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1是本發(fā)明中節(jié)點(diǎn)工作過(guò)程流程示意圖；
[0035]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中節(jié)點(diǎn)的生命周期工作時(shí)序圖；
[0036]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的一次數(shù)據(jù)多跳傳遞的節(jié)點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系圖；
[0037]圖4是對(duì)應(yīng)圖3的數(shù)據(jù)多跳傳遞時(shí)序不意圖；
[0038]圖5是節(jié)點(diǎn)類型轉(zhuǎn)化示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0040]如圖1、2為本發(fā)明的工作過(guò)程流程示意圖；圖2是節(jié)點(diǎn)的生命周期節(jié)點(diǎn)時(shí)序圖，包括初始化時(shí)段和一個(gè)循環(huán)周期，之后的循環(huán)周期省略。本發(fā)明是基于MAC協(xié)議的一種改進(jìn)，節(jié)點(diǎn)在生命期內(nèi)采用周期調(diào)度的工作方式。一個(gè)循環(huán)周期包括同步時(shí)段、忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段、信道預(yù)約時(shí)段、睡眠時(shí)段，下面進(jìn)行具體介紹。
[0041]初始化:
[0042]1.1網(wǎng)絡(luò)部署后,SINK節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)啟動(dòng)激活消息StartActive,采用洪泛協(xié)議把該消息傳遞到網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)。StartActive消息中包括一個(gè)跳距字段Hop、啟動(dòng)工作時(shí)間tstart、循環(huán)周期時(shí)間T、初始化工作時(shí)間Tinit、循環(huán)周期各時(shí)段的時(shí)間Tsyn。、Ttra^Uleep以及發(fā)送數(shù)據(jù)消息的時(shí)間Tdata、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間TSIFS、Tdifs, Tcs, Tecf, Twin等，跳距字段Hop的值為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)距離SINK節(jié)點(diǎn)的跳距H，網(wǎng)絡(luò)部署之前所有節(jié)點(diǎn)的H設(shè)置為任意負(fù)數(shù)，SINK節(jié)點(diǎn)的H設(shè)置為O;各時(shí)間的設(shè)置由用戶根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用要求、節(jié)點(diǎn)的無(wú)線性能、采用的同步協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)的部署等確定。
[0043]1.2在洪泛StartActive消息過(guò)程中,節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的StartActive消息中跳距字段Hop的值及節(jié)點(diǎn)距離SINK節(jié)點(diǎn)的跳距H，更新節(jié)點(diǎn)距離SINK的跳距H。若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的跳距H為任意負(fù)數(shù)，則將節(jié)點(diǎn)距離SINK節(jié)點(diǎn)的跳距H更新為StartActive消息中的跳距字段Hop的值加I，并將StartActive消息中的跳距字段Hop的值更新為節(jié)點(diǎn)更新后的H，然后節(jié)點(diǎn)繼續(xù)洪泛StartActive消息；若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的跳距H為正數(shù),且H小于或等于StartActive消息中跳距字段Hop的值加1，則維持節(jié)點(diǎn)的跳距H不變，并丟棄該StartActive消息，不再轉(zhuǎn)發(fā)；若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的跳距H為正數(shù),且H大于當(dāng)前接收StartActive消息中跳距字段Hop的值加I，則將節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的H用StartActive消息中跳距字段Hop的值加I進(jìn)行更新，并將StartActive消息中跳距字段Hop的值更新為Hop+1,節(jié)點(diǎn)將更新后的StartActive消息采用洪泛方法繼續(xù)發(fā)送。
[0044]1.3若在接收StartActive消息后，節(jié)點(diǎn)的跳距H發(fā)生更新，則根據(jù)接收StartActive消息中包含的各時(shí)間字段值，設(shè)置節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)工作時(shí)間、工作周期T及每周期的同步時(shí)間Tsyn。、忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)間Tt.、信道預(yù)約時(shí)間Tm和睡眠時(shí)間TslMP。
[0045]同步時(shí)段:
[0046]2.1節(jié)點(diǎn)進(jìn)入同步時(shí)段Tsyn。后，激活處于偵聽(tīng)狀態(tài)，設(shè)置并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)同步時(shí)段Tsyn。時(shí)間的計(jì)時(shí)器!\。
[0047]2.2根據(jù)應(yīng)用的設(shè)置和要求，執(zhí)行類似SMAC協(xié)議的同步維持協(xié)議或無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的專用同步協(xié)議如TPSN等。
[0048]2.3若記錄同步時(shí)段1^。時(shí)間的計(jì)時(shí)器Tl計(jì)時(shí)結(jié)束，則該時(shí)段工作結(jié)束；否則，節(jié)點(diǎn)繼續(xù)偵聽(tīng)，直至記錄該時(shí)段Tsyn。時(shí)間的計(jì)時(shí)器Tl計(jì)時(shí)結(jié)束，該時(shí)段工作結(jié)束。
[0049]忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段:
[0050]3.1節(jié)點(diǎn)進(jìn)入忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt_后，設(shè)置并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Ttone時(shí)間的計(jì)時(shí)器T2，激活處于偵聽(tīng)狀態(tài)。
[0051]3.2若節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則在時(shí)間窗[0，TCS]內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)退避時(shí)間IV1,節(jié)點(diǎn)對(duì)信道偵聽(tīng)I(yíng)V1,時(shí)間。偵聽(tīng)結(jié)束后，若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道空閑，則立即發(fā)送持續(xù)時(shí)間為Tcs的忙音信號(hào)，并將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為發(fā)送數(shù)據(jù)的源節(jié)點(diǎn)，發(fā)送忙音信號(hào)結(jié)束后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)直至計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束；若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道忙，則將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送推遲到下個(gè)周期，在偵聽(tīng)信道忙的持續(xù)時(shí)間為Tcs后，切換節(jié)點(diǎn)進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，立即發(fā)送一個(gè)持續(xù)時(shí)間為Tcs的忙音信號(hào)，并將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為候選中繼節(jié)點(diǎn)，發(fā)送結(jié)束后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)直至計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束。
[0052]3.3若節(jié)點(diǎn)沒(méi)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則節(jié)點(diǎn)持續(xù)執(zhí)行對(duì)信道的偵聽(tīng)，根據(jù)在當(dāng)前時(shí)段偵聽(tīng)的結(jié)果分別執(zhí)行如下的操作:
[0053]3.3.1若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道為忙的持續(xù)時(shí)間為Tcs，則節(jié)點(diǎn)立即切換進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，發(fā)送一個(gè)持續(xù)時(shí)間為Tcs的忙音信號(hào)，并將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為發(fā)送數(shù)據(jù)的候選中繼節(jié)點(diǎn)，發(fā)送忙音時(shí)間結(jié)束后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)直至計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束；
[0054]3.3.2若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)到的忙音信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于Tes,則節(jié)點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行偵聽(tīng)直至計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束，本時(shí)段工作結(jié)束；
[0055]3.3.3若計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束，沒(méi)有偵聽(tīng)到任何信號(hào)，說(shuō)明信道為空閑狀態(tài)，則將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為睡眠節(jié)點(diǎn)，本時(shí)段工作結(jié)束。
[0056]信道預(yù)約時(shí)段:
[0057]4.1當(dāng)計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束，節(jié)點(diǎn)進(jìn)入信道預(yù)約時(shí)段I；。。首先設(shè)置并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)信道預(yù)約時(shí)段Ttc的計(jì)時(shí)器T3。根據(jù)在Tt_時(shí)段所設(shè)置的節(jié)點(diǎn)類型不同，節(jié)點(diǎn)分別執(zhí)行下列步驟；
[0058]4.2若節(jié)點(diǎn)為發(fā)送數(shù)據(jù)的源節(jié)點(diǎn)，則在進(jìn)入信道預(yù)約時(shí)段I；。后，節(jié)點(diǎn)立即激活偵聽(tīng)，并在偵聽(tīng)時(shí)間窗[0，Twin]內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)時(shí)間Τ&，節(jié)點(diǎn)對(duì)信道偵聽(tīng)k的時(shí)間。偵聽(tīng)結(jié)束后，根據(jù)偵聽(tīng)的結(jié)果，節(jié)點(diǎn)執(zhí)行如下操作:
[0059]若偵聽(tīng)信道空閑，則節(jié)點(diǎn)在延遲一個(gè)幀間間隔時(shí)間Tdifs后，發(fā)送一個(gè)RCF幀(信道預(yù)約幀RCF)，RCF幀中包括當(dāng)前發(fā)送節(jié)點(diǎn)的類型TYPE、節(jié)點(diǎn)距離SINK的跳距Hop、預(yù)約跳距MH (初始設(shè)置為0)，之后節(jié)點(diǎn)在延遲一個(gè)最小幀間間隔時(shí)間Tsifs后進(jìn)入偵聽(tīng)狀態(tài)，轉(zhuǎn)入步驟4.5執(zhí)行；若偵聽(tīng)信道忙，則節(jié)點(diǎn)將自己設(shè)置為候選中繼節(jié)點(diǎn)，推遲本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送到下個(gè)周期，并轉(zhuǎn)入步驟4.3執(zhí)行。
[0060]4.3若節(jié)點(diǎn)為候選中繼節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)進(jìn)入激活偵聽(tīng)狀態(tài)。若節(jié)點(diǎn)持續(xù)偵聽(tīng)到計(jì)時(shí)器T3計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，沒(méi)有偵聽(tīng)到任何消息，則將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為睡眠節(jié)點(diǎn)，并轉(zhuǎn)入步驟4.4 ;若節(jié)點(diǎn)在預(yù)約時(shí)段Tm內(nèi)偵聽(tīng)到RCF幀，則立即根據(jù)RCF幀中包含的信息轉(zhuǎn)入步驟4.5執(zhí)行競(jìng)爭(zhēng)中繼節(jié)點(diǎn)的操作。
[0061]4.4若節(jié)點(diǎn)為睡眠節(jié)點(diǎn)，則設(shè)置節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間為:
[0062]Tdelay = Tsleep
[0063]然后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直至本時(shí)段工作結(jié)束。
[0064]5對(duì)發(fā)送RCF幀的源節(jié)點(diǎn)，若偵聽(tīng)到RCF幀頭部的I比特幀邊界序列，則設(shè)置節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間為:
[0065]Tdelay 一 MH.(Tdata+TSIFS)
[0066]然后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)直至本時(shí)段的計(jì)時(shí)器T3計(jì)時(shí)結(jié)束；若沒(méi)有偵聽(tīng)到消息或消息無(wú)法識(shí)別，則將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為睡眠節(jié)點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)向執(zhí)行步驟4.4。
[0067]對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)，若偵聽(tīng)到RCF幀頭部的I比特幀邊界序列，則設(shè)置節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間為:
[0068]Tdelay — (MH-1).(Tdata+TSIFS)
[0069]然后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)直至本時(shí)段的計(jì)時(shí)器T3計(jì)時(shí)結(jié)束；若沒(méi)有偵聽(tīng)到消息或消息無(wú)法識(shí)別，則將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為睡眠節(jié)點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)向執(zhí)行步驟4.4。
[0070]對(duì)候選中繼節(jié)點(diǎn)，則根據(jù)偵聽(tīng)的RCF消息中包含的跳距Hop與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)距離SINK的跳距H大小不同，分別執(zhí)行如下操作:
[0071]若Hop小于或等于H，則將該節(jié)點(diǎn)設(shè)置為睡眠節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)向執(zhí)行步驟4.4 ；
[0072]若Hop大于H，則節(jié)點(diǎn)在時(shí)間窗[0，Twin]內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)Trt，然后節(jié)點(diǎn)持續(xù)偵聽(tīng)Trt的時(shí)間。偵聽(tīng)Trt時(shí)間結(jié)束后，若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道為空閑，則節(jié)點(diǎn)更新RCF幀中的Hop為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的H、預(yù)約跳距MH更新為原MH加1，更新節(jié)點(diǎn)的類型為中繼節(jié)點(diǎn)，并在延遲最小幀間間隔時(shí)間Tsifs后，發(fā)送更新后的RCF幀，然后節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)入偵聽(tīng)狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行步驟4.5 ;若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道忙，則節(jié)點(diǎn)將自己設(shè)置為睡眠節(jié)點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)向執(zhí)行步驟4.4。
[0073]睡眠時(shí)段:
[0074]5.1當(dāng)計(jì)時(shí)器1~3計(jì)時(shí)結(jié)束，節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠時(shí)段TslMp。首先設(shè)置并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)Tsleep時(shí)段的計(jì)時(shí)器τ4。根據(jù)在I；。時(shí)段所設(shè)置的節(jié)點(diǎn)睡眠延遲時(shí)間Tdelay,節(jié)點(diǎn)在睡眠Tdelay時(shí)間后激活。
[0075]5.2節(jié)點(diǎn)激活后，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的類型不同，分別執(zhí)行如下不同的操作:
[0076]若節(jié)點(diǎn)為發(fā)送數(shù)據(jù)的源節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)激活后進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，并立即開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)DATA消息，發(fā)送完后節(jié)點(diǎn)經(jīng)Tsifs時(shí)間后轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，直至本時(shí)段工作結(jié)束。
[0077]若節(jié)點(diǎn)為中繼節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)激活后進(jìn)入接收狀態(tài)。若節(jié)點(diǎn)在接收狀態(tài)接收到數(shù)據(jù)消息DATA，則接收完成后，經(jīng)Tsifs時(shí)間后節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)入發(fā)送狀態(tài)，將接收的數(shù)據(jù)DATA繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)完成后，經(jīng)Tsifs時(shí)間轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，直至本時(shí)段工作結(jié)束。若節(jié)點(diǎn)在接收狀態(tài)沒(méi)有接收到消息或接收的消息無(wú)法識(shí)別，則節(jié)點(diǎn)在Tdata時(shí)間后進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直至本時(shí)段工作結(jié)束。
[0078]若節(jié)點(diǎn)為睡眠節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)在本時(shí)段始終處于睡眠狀態(tài)，直至本時(shí)段工作結(jié)束。
[0079]如圖5為節(jié)點(diǎn)類型轉(zhuǎn)化(源節(jié)點(diǎn)、候選中繼節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)、睡眠節(jié)點(diǎn))以及轉(zhuǎn)化(帶箭頭的連線)示意圖，連線上的步驟標(biāo)號(hào)與以上實(shí)施例中的步驟標(biāo)號(hào)相對(duì)應(yīng)。
[0080]如圖3、4為源節(jié)點(diǎn)S到匯聚節(jié)點(diǎn)SINK的一次數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程，圖3中僅給出了成功進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的中間節(jié)點(diǎn)A、B、C，其它的鄰居節(jié)點(diǎn)沒(méi)有畫出，即A為源節(jié)點(diǎn)S的一跳中繼節(jié)點(diǎn)，B為源節(jié)點(diǎn)S的兩跳中繼節(jié)點(diǎn)，C為源節(jié)點(diǎn)S的三跳中繼節(jié)點(diǎn)，SINK為源節(jié)點(diǎn)S的四跳中繼節(jié)點(diǎn)，這里即為最終目的節(jié)點(diǎn)。從圖4的執(zhí)行過(guò)程看，源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)可以在一個(gè)同步周期內(nèi)從S傳遞到目的節(jié)點(diǎn)SINK，共傳遞了 4跳(圖4中未畫出SINK節(jié)點(diǎn))。
[0081]對(duì)于SMAC類協(xié)議，即使改進(jìn)后具有自適應(yīng)偵聽(tīng)功能的SMAC協(xié)議，在一個(gè)偵聽(tīng)周期也至多能將數(shù)據(jù)傳遞2跳，因此與SMAC類協(xié)議相比，本發(fā)明的方法顯著減少了數(shù)據(jù)傳遞的多跳時(shí)延，提高了信道的利用率。另外，本發(fā)明的方法通過(guò)發(fā)送和偵聽(tīng)忙音把節(jié)點(diǎn)分類，利用發(fā)送預(yù)約信道幀實(shí)現(xiàn)對(duì)信道的提前預(yù)約，減少了 SMAC協(xié)議采用RTS/CTS/DATA/ACK握手?jǐn)?shù)據(jù)傳遞機(jī)制的控制開(kāi)銷，同時(shí)多跳的連續(xù)預(yù)約克服了 SMAC協(xié)議的多跳斷續(xù)性，因此顯著減少了節(jié)點(diǎn)的空閑偵聽(tīng)和節(jié)點(diǎn)間傳遞的控制信息，節(jié)省了能量。
[0082]以上給出了了一種具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。本發(fā)明的思路在于如下基本方案:
[0083]一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法:
[0084]網(wǎng)絡(luò)初始化:將節(jié)點(diǎn)的一個(gè)循環(huán)工作周期依次分為同步時(shí)段Tsyn。、忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Ttme、信道預(yù)約時(shí)段Tm和睡眠時(shí)段Tsleep ；
[0085]在同步時(shí)段Tsync:進(jìn)行同步；
[0086]在忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt_:偵聽(tīng)信道，根據(jù)是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送和信道是否空閑將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為源節(jié)點(diǎn)、候選中繼節(jié)點(diǎn)和睡眠節(jié)點(diǎn)；源節(jié)點(diǎn)發(fā)送忙音信號(hào)，候選中繼節(jié)點(diǎn)在偵聽(tīng)到忙音信號(hào)后也發(fā)送忙音信號(hào)；
[0087]在信道預(yù)約時(shí)段Ttc:源節(jié)點(diǎn)和候選中繼節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送RCF幀；候選中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)偵聽(tīng)的RCF幀信息競(jìng)爭(zhēng)中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)更新RCF幀并發(fā)送更新后的RCF幀；源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)置對(duì)應(yīng)的進(jìn)入睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間Tdelay ；
[0088]在睡眠時(shí)段Tsleep:在睡眠延遲時(shí)間Tdelay后，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，中繼節(jié)點(diǎn)接收并發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0089]對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法，其特征在于，包括如下步驟: 網(wǎng)絡(luò)初始化:將節(jié)點(diǎn)的一個(gè)循環(huán)工作周期依次分為同步時(shí)段Tsyn。、忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt_、信道預(yù)約時(shí)段Ttc和睡眠時(shí)段Ts1mp ； 在同步時(shí)段Tsyn。:進(jìn)行同步； 在忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt_:偵聽(tīng)信道，根據(jù)是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送和信道是否空閑將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為源節(jié)點(diǎn)、候選中繼節(jié)點(diǎn)和睡眠節(jié)點(diǎn)；源節(jié)點(diǎn)發(fā)送忙音信號(hào)，候選中繼節(jié)點(diǎn)在偵聽(tīng)到忙音信號(hào)后也發(fā)送忙音信號(hào)； 在信道預(yù)約時(shí)段Ttc:源節(jié)點(diǎn)和候選中繼節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送RCF幀；候選中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)偵聽(tīng)的RCF幀信息競(jìng)爭(zhēng)中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)更新RCF幀并發(fā)送更新后的RCF幀；源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)置對(duì)應(yīng)的進(jìn)入睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間Tdelay ； 在睡眠時(shí)段Tsleep:在睡眠延遲時(shí)間Tdelay后，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，中繼節(jié)點(diǎn)接收并發(fā)送數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法，其特征在于，在忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt_:偵聽(tīng)信道，若有數(shù)據(jù)需要發(fā)送且信道空閑，則設(shè)置節(jié)點(diǎn)為源節(jié)點(diǎn)；若有數(shù)據(jù)發(fā)送且信道忙、或者無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送且信道忙，則設(shè)置節(jié)點(diǎn)為候選中繼節(jié)點(diǎn)；若無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送且信道空閑，則設(shè)置節(jié)點(diǎn)為睡眠節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法，其特征在于，在信道預(yù)約時(shí)段TM，源節(jié)點(diǎn)若偵聽(tīng)到信道忙，則設(shè)置節(jié)點(diǎn)為候選中繼節(jié)點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法，其特征在于，候選中繼節(jié)點(diǎn)通過(guò)比較偵聽(tīng)的RCF幀信息中包含的跳距Hop與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)距離SINK節(jié)點(diǎn)的跳距H競(jìng)爭(zhēng)中繼節(jié)點(diǎn)，若Hop大于H，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)成為中繼節(jié)點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)初始化具體為:在網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)段Tinit:由SINK節(jié)點(diǎn)發(fā)起，確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)距離SINK節(jié)點(diǎn)的跳距；設(shè)置節(jié)點(diǎn)的工作周期T、啟動(dòng)工作時(shí)間tstart、每個(gè)周期的同步時(shí)間Tsyn。、周期忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)間Tt.、周期信道預(yù)約時(shí)間I；。和周期睡眠時(shí)間Tsleep,并更新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)到SINK節(jié)點(diǎn)的跳距H。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法，其特征在于，忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt_的具體方法為: 節(jié)點(diǎn)進(jìn)入忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt-后，設(shè)置并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt-時(shí)間的計(jì)時(shí)器T2，激活處于偵聽(tīng)狀態(tài)； 若節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則在時(shí)間窗[0，Tcs]內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)退避時(shí)間IV1,節(jié)點(diǎn)對(duì)信道偵聽(tīng)Tm，時(shí)間；偵聽(tīng)結(jié)束后，若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道空閑，則立即發(fā)送持續(xù)時(shí)間為Tcs的忙音信號(hào)，并將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為源節(jié)點(diǎn)，發(fā)送忙音信號(hào)結(jié)束后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)直至計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束；若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道忙，則在偵聽(tīng)信道忙的持續(xù)時(shí)間為后，立即發(fā)送一個(gè)持續(xù)時(shí)間為Tcs的忙音信號(hào)，并將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為候選中繼節(jié)點(diǎn)，發(fā)送結(jié)束后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)直至計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束； 若節(jié)點(diǎn)沒(méi)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道為忙的持續(xù)時(shí)間為Tk，則節(jié)點(diǎn)立即切換進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，發(fā)送一個(gè)持續(xù)時(shí)間為的忙音信號(hào)，并將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為候選中繼節(jié)點(diǎn)，發(fā)送忙音時(shí)間結(jié)束后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)直至計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束；若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)到的忙音信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于Τκ，則節(jié)點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行偵聽(tīng)直至計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束；若計(jì)時(shí)器T2計(jì)時(shí)結(jié)束，沒(méi)有偵聽(tīng)到任何信號(hào)，則將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為睡眠節(jié)點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法，其特征在于，周期信道預(yù)約時(shí)段Tm的具體方法為: 節(jié)點(diǎn)進(jìn)入周期信道預(yù)約時(shí)段?；。，首先設(shè)置并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)周期信道預(yù)約時(shí)段Tm的計(jì)時(shí)器T3; 源節(jié)點(diǎn)在周期信道預(yù)約時(shí)段?；。，激活偵聽(tīng)，并在偵聽(tīng)時(shí)間窗[O，Twin]內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)時(shí)間Τ&，節(jié)點(diǎn)對(duì)信道偵聽(tīng)Τ&的時(shí)間；若偵聽(tīng)信道空閑，則發(fā)送一個(gè)信道預(yù)約幀RCF，RCF幀中包括當(dāng)前發(fā)送節(jié)點(diǎn)的類型TYPE、節(jié)點(diǎn)距離SINK的跳距Hop、預(yù)約跳距MH，MH初始設(shè)置為0，之后節(jié)點(diǎn)在延遲一個(gè)最小幀間間隔時(shí)間Tsifs后進(jìn)入偵聽(tīng)狀態(tài)，設(shè)置節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間為=Tdelay = MH.(Tdata+TSIFS)，然后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)；若沒(méi)有偵聽(tīng)到消息或消息無(wú)法識(shí)別，則將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為睡眠節(jié)點(diǎn)，然后節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)；若偵聽(tīng)信道忙，則節(jié)點(diǎn)將自己設(shè)置為候選中繼節(jié)點(diǎn)； 候選中繼節(jié)點(diǎn)在周期信道預(yù)約時(shí)段?；。，激活偵聽(tīng)，若節(jié)點(diǎn)沒(méi)有偵聽(tīng)到任何消息，則將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為睡眠節(jié)點(diǎn)；若節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)到信道RCF幀，則競(jìng)爭(zhēng)中繼節(jié)點(diǎn)； 中繼節(jié)點(diǎn)在周期信道預(yù)約時(shí)段?；。，激活偵聽(tīng)，若偵聽(tīng)到RCF幀，設(shè)置節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入周期睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間為=Tdelay = (MH-1).(Tdata+TSIFS)； 睡眠節(jié)點(diǎn)，設(shè)置其在進(jìn)入周期睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間為:Tdelay = TslMP。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信方法，其特征在于，周期睡眠時(shí)段Tslrap的具體方法為: 節(jié)點(diǎn)進(jìn)入周期睡眠時(shí)段Tsleep ;首先設(shè)置并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)Tsleep時(shí)段的計(jì)時(shí)器T4，根據(jù)在Tm時(shí)段所設(shè)置的節(jié)點(diǎn)睡眠延遲時(shí)間Tdelay,節(jié)點(diǎn)在睡眠Tdelay時(shí)間后激活，節(jié)點(diǎn)激活后，若節(jié)點(diǎn)為發(fā)送數(shù)據(jù)的源節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)激活后進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，并立即開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)DATA消息，發(fā)送完后節(jié)點(diǎn)經(jīng)Tsifs時(shí)間后轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，直至本時(shí)段工作結(jié)束；若節(jié)點(diǎn)為中繼節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)激活后進(jìn)入接收狀態(tài)；若節(jié)點(diǎn)在接收狀態(tài)接收到數(shù)據(jù)消息DATA，則接收完成后，經(jīng)Tsifs時(shí)間后節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)入發(fā)送狀態(tài)，將接收的數(shù)據(jù)DATA繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)完成后，經(jīng)Tsifs時(shí)間轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，直至本時(shí)段工作結(jié)束；若節(jié)點(diǎn)在接收狀態(tài)沒(méi)有接收到消息或接收的消息無(wú)法識(shí)別，則節(jié)點(diǎn)在Tdata時(shí)間后進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直至本時(shí)段工作結(jié)束；若節(jié)點(diǎn)為睡眠節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)在本時(shí)段始終處于睡眠狀態(tài)，直至本時(shí)段工作結(jié)束。
9.一種同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議通信裝置，其特征在于，包括: 用于網(wǎng)絡(luò)初始化，將節(jié)點(diǎn)的一個(gè)循環(huán)工作周期至少依次分為同步時(shí)段Tsyn。、忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt.、信道預(yù)約時(shí)段I；。和睡眠時(shí)段Tsleep的單元； 用于在同步時(shí)段Tsyn。進(jìn)行同步的單元； 用于在忙音偵聽(tīng)/發(fā)送時(shí)段Tt.，偵聽(tīng)信道，根據(jù)是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送和信道是否空閑將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為源節(jié)點(diǎn)、候選中繼節(jié)點(diǎn)和睡眠節(jié)點(diǎn)的單元；源節(jié)點(diǎn)發(fā)送忙音信號(hào)，候選中繼節(jié)點(diǎn)在偵聽(tīng)到忙音信號(hào)后也發(fā)送忙音信號(hào)； 用于在信道預(yù)約時(shí)段?；。，源節(jié)點(diǎn)和候選中繼節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送RCF幀；候選中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)偵聽(tīng)的RCF幀信息競(jìng)爭(zhēng)中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)更新RCF幀并發(fā)送更新后的RCF幀；源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)置對(duì)應(yīng)的進(jìn)入睡眠時(shí)段后的睡眠延遲時(shí)間Tdelay的單元； 用于在睡眠時(shí)段Tsleep，在睡眠延遲時(shí)間Tdelay后，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，中繼節(jié)點(diǎn)接收并發(fā)送數(shù)據(jù)的單元。
【文檔編號(hào)】H04W74/02GK104302010SQ201410139403
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】鄭國(guó)強(qiáng), 李濟(jì)順, 亢丙午, 李佩佩, 孫亞茹, 冀保峰, 馬華紅, 祁志娟 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)