[发明专利]基于地理位置信息的多信道并行协商MAC协议实现方法

说明书

本发明提供了一种基于地理位置信息的多信道并行协商MAC协议实现方法，涉及多信道并行传输条件下的无线传感器网络领域，对原LPR‑MAC协议在多信道并行协商过程中存在的信道冲突问题进行了分析，利用节点地理位置信息这一关键因素给出LPRLI‑MAC协议的邻居表和P‑坚持算法，解决了多对多和多对一的信道冲突问题，优化了多个发送端在多信道上的并行协商策略，降低了多个并行传输间的冲突概率，提高了数据传输率。

技术领域

本发明属于在多信道并行传输条件下的无线传感器网络领域，具体涉及一种基于地理位置信息的多信道并行协商MAC协议实现方法。

背景技术

无线传感器网络(wireless sensor netwoks,WSN)是由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点,通过无线通信方式形成的一种多跳的自组织网络系统。多信道MAC通信协议中,网络内的众多节点分散于不同的信道,减少了通信竞争,特别是并行协商的多信道MAC通信协议，克服了控制信道的瓶颈问题,极大地提高了网络的吞吐量和网络的抗干扰性。

无线传感器网络MAC协议控制着有限的网络信道资源分配。一些经典的多信道MAC协议虽然在一定程度上提高了数据传输效率，但都遇到了控制信道的瓶颈问题，改进空间受限，针对这一问题，研究人员提出了若干多信道并行传输类MAC协议，如低功率并行交汇MAC协议(LPR-MAC)，其利用时间片的划分和伪随机跳频序列的信道切换，在不影响当前正在进行的数据通信的前提下，在多个信道上同时并行传输，提高了信道利用率。但随着节点数量的增加，该协议对于并行传输传输链路在信道上的冲突问题没有给出针对性的解决方案，导致其改进效果远低于理想值。

当前对于多信道并行传输的解决方法有很多种，其中LPR-MAC协议采用多信道并行协商的方式，但是LPR-MAC协议存在多个发送端对多个接收端发起通信和多个发送端对一个接收端发起通信这两类信道冲突问题，导致其对于并行协商的性能和并行传输的效率没有达到理想效果，本发明针对上述问题，引入“地理位置信息”这一要素，对邻居表和P-坚持算法两方面进行改进，提出了基于地理位置信息的多信道并行协商MAC协议(LPRLI-MAC)。该协议在现有的邻居表中加入了节点地理位置信息，通过该信息计算出节点间距离，利用该距离值，P-坚持算法给出了新的概率计算公式，距离越近，节点坚持发送的概率越大，从而处理了多个发送端在单一信道上的冲突问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决LPR-MAC协议在多个发送端对多个接收端发起通信和多个发送端对一个接收端发起通信这两类信道冲突问题，提出的基于地理位置信息的多信道并行协商MAC协议实现方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，基于地理位置信息的多信道并行协商MAC协议实现方法，具体包括如下步骤：

(1)建立网络并初始化相关参数，每一个节点建立自己的邻居表，随机选择一个时间片作为自己的固定接收周期，并根据同一个伪随机序列产生器结合自身的mac地址产生的自己的伪随机跳频序列，即信道切换序列；

(2)建立和更新邻居表；

(3)假定节点S想要对节点R发起数据通信，则通过查询邻居表知道目标节点R的接收周期时间片序号T_r、伪随机跳频序列和位置坐标，在通过R的跳频序列计算出下一个接收周期节点R所处的信道号，通过自身坐标和节点R的坐标计算出两个节点之间的距离；