[发明专利]节点动态休眠的低功耗媒体访问控制方法

权利要求书

1.节点动态休眠的低功耗媒体访问控制方法，其特征在于包含以下步骤：

首先将网络拓扑结构组织为分簇拓扑，并给所有节点按序给定一个正整数编号，接着进行各簇内节点和各簇首节点间的粗粒度时钟同步，在时钟同步完成后节点根据自身编号选择下次工作周期中执行子时段的偏移方向，然后节点在一个周期内进行工作，工作包括发送过程和接收过程：

其中发送过程的源节点周期工作流程如下：

(1)若源节点的数据采样率改变，则调整节点的工作忙闲度，然后执行步骤(3)；

(2)若源节点的数据采样率未改变，则直接执行步骤(3)；

(3)将源节点的执行子时段偏移一个时间窗口W；

(4)判断源节点是否有数据要发送，如果无数据要发送则进行步骤(5)，如果有数据发送，则进行步骤(6)；

(5)让源节点在本周剩余时间进行预定的执行和休眠，完毕后进入下一周期工作；

(6)源节点计算自身与目的节点在本周期内的共同执行子时段；

(7)当源节点和目的节点在本周期内的共同执行子时段到来，源节点先随机等待一段时间，然后判断信道是否空闲；

(8)若信道空闲，源节点切换到发送模式，此时目的节点会相应地切换到接收模式，源节点向目的节点发送分组，完成数据通信后源节点和目的节点都切换到周期性工作模式并完成时钟同步，接着转向步骤(5)；

(9)若信道忙，源节点和目的节点就接收第三方节点发送的分组，据此分组计算出本周期内剩余的信道空闲时间段，然后都进入休眠状态以减少不必要的信道监听，并转向步骤(6)；

接收过程的节点周期工作流程如下：

(10)如果节点的数据采样率改变，则调整节点工作的忙闲度后，执行步骤(12)；

(11)如果节点的数据采样率没有改变，则直接执行步骤(12)；

(12)将节点执行子时段偏移一个时间窗口W；

(13)当执行子时段到来，判断信道是否忙，如果信道忙，则节点接收一个分组后转向步骤(15)，否则转向步骤(14)；

(14)让节点在本周剩余时间进行预定的执行和休眠，完毕后进入下一周期工作；

(15)根据接收分组数据判断自己是否为发送方的目的节点，如果是则继续接收分组数据直至完成数据通信，然后切换到周期性工作模式，完成时钟同步，接着转向步骤(14)；如果不是则转向步骤(16)；

(16)节点根据分组数据计算本周期内预计剩余的执行子时段，然后转向步骤(13)。

2.根据权利要求1所述的节点动态休眠的低功耗媒体访问控制方法，其特征在于：所述的分簇网络拓扑采用以下步骤实现：

(1)链路信道信息交换阶段：每个节点对接收数据包进行丢包率统计，从而得到了对其可达信道的信道质量的估计，然后相邻节点间再交换估计结果，按照一定评估算法得到对各条链路信道质量的客观评估；

(2)节点成簇阶段：以节点的剩余能量和信道质量为选择标准，一组临近节点间组合成为一簇，从簇内选出一个簇首节点，簇间节点间的通信须通过簇首来进行；

(3)拓扑建立阶段：簇首之间通过洪泛方式建立拓扑，通过这种拓扑形成机制会组成一个层次式结构。

3.根据权利要求2所述的节点动态休眠的低功耗媒体访问控制方法，其特征在于：所述的步骤(2)中为适应由于簇首死亡或由于簇首选举不合理而造成的通信中断，可通过重新选举簇首来适应网络拓扑结构的变化。

4.根据权利要求1所述的节点动态休眠的低功耗媒体访问控制方法，其特征在于：所述的各簇簇首节点完成粗粒度时钟同步的过程如下：首先由汇聚节点即Sink节点，开始广播时钟同步帧，各簇首则监听一段时间等待是否收到时钟同步帧，如收到，则选择该时钟同步帧作为自己的时钟调度，如未收到，则自行开始周期性调度，并将时钟同步帧广播出去。

5.根据权利要求1所述的节点动态休眠的低功耗媒体访问控制方法，其特征在于：所述的各簇首之间的粗粒度时钟同步也可以通过由汇聚节点加大功率广播时钟同步帧来实现。

6.根据权利要求1所述的节点动态休眠的低功耗媒体访问控制方法，其特征在于：所述的各簇簇内节点完成粗粒度时钟同步的过程如下：首先由簇首开始广播时钟同步帧，簇内节点接收来自簇首节点的时钟同步帧，完成与簇首的时钟同步调度。