[发明专利]一种无线纳米传感器网络无冲突等发送速率的接入控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信中无冲突等发送速率的接入控制方法，该方法适用于无线纳米传感器网络。

技术背景

随着近些年来纳米技术的快速发展，在不久的将来有望能够制造出纳米级大小的传感器即纳米传感器。将纳米传感器通过无线通信技术进行相互连接所组成的网络则称为无线纳米传感器网络。该类网络在环境、医疗、工业等领域有着非常广泛的应用前景。由于纳米传感器节点仅具有约几百纳米的大小，其纳米处理器的处理能力极其有限，因此设计具有极低计算复杂度的通信协议是无线纳米传感器网络有待研究的关键问题之一。

对于无线纳米传感器网络通信协议的各层子协议设计，包括物理层调制模式的设计、数据链路层的多址接入方法的设计等，都需要考虑到计算复杂度问题。关于物理层调制模式的设计，由于键控开关调制即OOK调制具有较低的复杂度，是无线纳米传感器较有应用前景的调制方式之一。OOK调制方式是发送一个脉冲信号来表示发送比特“1”，而保持无线电安静即天线上不发送任何电压信号来表示发送比特“0”。而对于数据链路层的媒质接入控制方法的设计，到目前为止已经有很多文献和专利研究设计了适用于不同无线网络的多址接入方法，比如适用于无线局域网的IEEE 802.11 MAC协议等。但这些方法都是面向具有较高计算能力的宏观节点来设计的，它们的设计没有刻意追求较低的计算复杂度，比如无线局域网的多址接入方法是基于复杂的退避算法的载波监听多路访问机制，而采用CDMA技术的蜂窝网则通过生成复杂的相互正交的扩频码来实现多址接入。所以，这些已有的高复杂度的多址接入方法都不适用处理能力极其有限的纳米传感器节点。

对于采用OOK调制的无线纳米传感器网络，如果每个纳米传感器节点都采取如下发送方式：每发送出一个比特符号后空闲一个固定的时间间隔T后再发送下一个比特符号，则可以大大降低纳米节点之间符号发送冲突的发生频率。由于所有传感器节点的该时间间隔T都相同，所以所有的传感器节点有着相同的发送速率。这种基于OOK调制的两个比特符号发送之间空上一固定时间的发送方式被称为时域扩展的OOK调制。然而，对于现有的时域扩展的OOK调制方式，当两个都要开始发送比特信息的相邻节点刚好在同一时刻开始发送第一个比特符号，即第一个比特发送发生了冲突，则他们后续的所有比特发送都会发生冲突，从而会导致接收节点上大量的比特接收错误。因此，设计开发一种基于OOK调制、具有较低复杂度、能有效协调纳米节点发送时刻的接入控制方法可以有效降低甚至完全消除符号冲突。

发明内容

为了克服现有时域扩展的OOK调制技术中可能发生连续符号冲突的不足，本发明提出一种无线纳米传感器网络无冲突等发送速率的接入控制方法。该方法通过较低复杂度的节点间的操作来有效地协调纳米节点发送时刻，从而避免两个相邻节点的发送发生连续符号冲突，达到无符号冲突。故该技术可以应用于无线纳米传感器网络中，有效的保障纳米传感器比特发送的可靠性。

为了实现上述技术任务，本发明采用如下的技术解决方案：

1、一种无线纳米传感器网络无冲突等发送速率的接入控制方法,其特征在于：它由“周期平移量表的建立”和“基于周期平移量表的接入控制”两部分组成；其中，所述的“周期平移量表的建立”包含如下具体步骤：

步骤一：设置i=1；

步骤二：在周期平移量表中增加第i行，该行包含两个单元格，第一个单元格用来存储整数值，第二个单元格用来存储小数值；

步骤三：将表的第i行的第一个单元格内容设置为0，并将表的第i行的第二个单元格内容设置为其中参数T_S是物理层发送一个调制符号所消耗的时间，T是根据网络时延等方面的要求而预先设置好的同一个节点上相邻两个比特发送的时间间隔,它是T_S的整数倍的值；

步骤四：设置i←i+1，如果i≤K则跳到步骤二，否则执行步骤四。其中，

步骤五：结束。

其中，所述的“基于周期平移量表的接入控制”包含如下具体步骤：

步骤一：接入节点给中继节点发送一个接入请求控制包来通知中继节点本接入节点有新的数据流要发往该中继节点；

步骤二：中继节点接收接入节点所发送的接入请求控制包；

步骤三：中继节点设置i=1;

步骤四：中继节点在自己所存储的周期平移量表中读取第i行的第一个单元格存储的值，记该值为Flag[i]。如果Flag[i]为0，则读出第i行的第二个单元格存储的值，记该值为ΔT_i，并跳到步骤六;如果Flag[i]为1，则执行步骤五；