[发明专利]结合功率控制的认知无线传感器网络的MAC实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线传感器网络技术领域的方法，具体是一种结合功率控制的认知无线传感器网络的MAC(介质访问控制Media Access ControD实现方法。

背景技术

近年来，无线传感器网络(WSN)作为一项快速发展的技术得到了广泛应用，但是有限的频谱资源和传统的固定频谱分配方式制约了无线传感器网络的进一步发展。认知无线电(CR)技术能够使未授权用户机会接入授权用户未使用的频谱，充分利用频谱资源。因此，作为CR和WSN的结合，CRSN技术开始得到深入研究，其MAC协议设计需要面临的一个重要挑战就是多信道隐藏终端问题。

目前，无线自组织网络的多信道介质接入协议主要分为四种类型：1)控制信道；2)分阶段；3)共同跳频；4)伪随机跳频。

现有技术中公开了S.L.Wu，C.Y.Lin，Y.C.Tseng，and J.L.Sheu的文献“A new multi-channel MAC protocol with on-demand channel assignment for multi-hop mobile ad hoc networks(一种新的多跳移动ad hoc网络的按需分配的多信道MAC协议)”，in Int’l Symposium on Parallel Architectures，Algorithms and Networks(I-SPAN)，2000，它将信道分为控制信道和数据信道，控制信道用于控制信息交互，数据信道用于数据传输。每个节点配置双天线，通过将一条天线固定在控制信道侦听邻居节点控制信息来避免多信道隐藏终端问题。

J.So and N.H.Vaidya的文献“Multi-channel MAC for ad hoc networks：handling multi-channel hidden terminals using a single transceiver(单天线解决隐藏终端问题的ad hoc网络多信道MAC协议)”，in Proceedings of the 5th ACM MobiHoc，2004，提出了一种节点采用单天线避免隐藏终端问题的方法，将时间分为控制时期和数据时期，所有节点在控制时期接入指定信道交互信息，网络需要严格的时间同步。

Rodrigo Soule de Castro and Philippe Godlewski的文献“An overview of DSA via multi-channel MAC protocols(多信道MAC协议DSA概述)”The 9th IFIP Annual Mediterranean，Ad Hoc Networking Workshop(Med-Hoc-Net)，2010，从节点配置的天线个数、是否需要控制信道、是否需要时间同步以及协商的方式等四个方面对当前大部分多信道MAC协议进行了分析比较，由此可以看出大多数MAC协议并没有考虑节点的发射功率，并且解决多信道隐藏终端的方法大多是采用多天线或者时间同步。

对于认知无线传感器网络而言，传感器节点采用电池供电并且不易经常充电，所以能量消耗是CRSN需要考虑的一个重要指标，同时考虑到WSN的低经济成本要求以及Ad Hoc特性，研究结合功率控制的节点采用单天线且不需要时间同步的认知无线传感器网络MAC实现方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种结合功率控制的认知无线传感器网络的MAC实现方法，能够有效节省能耗，延长网络生命期，并且能够通过增加并发传输数量提高网络吞吐量。为了使每一对通信的节点都能够以所需的最小功率(以下称为最优功率)进行通信。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过使待传输数据的一对节点在控制信道协商选择数据信道，选择信道的过程中采用包含发送端冲突检测和接收端冲突检测的1/2最大半径覆盖范围联合冲突检测实现MAC。

所述的控制信道和数据信道的信道带宽相同并且信道间互不干扰。

所述的节点之间均以最优功率进行通信且以不产生干扰为准则协商选择数据信道。

所述的不产生干扰是指：当发送节点和接收节点接入某个信道后，发送节点不会干扰已在该信道的其它接收节点接收数据，即发送节点覆盖范围内没有其它接收节点，接收节点也不会被其它正在发送的节点干扰，即接收节点不会处在其它发送节点的覆盖范围内。