[发明专利]基于多信道的无线体域网MAC协议、通信方法及系统

权利要求书

1.基于多信道的无线体域网MAC协议的通信方法，基于带信标周期的信标模式设定超帧，超帧包括依次进行的活跃期和休眠期，其特征在于：所述活跃期中依次进行信标阶段、初始信道分配阶段、信道选择阶段和数据传输阶段；

在所述信标阶段，协调器完成与无线传感器节点之间的网络同步；

在所述初始信道分配阶段协调器将所有可用信道分类为一个管理信道和若干个数据信道，并且协调器为每个无线传感器节点分配一个数据信道作为初始信道，不同无线传感器节点的初始信道相互独立或者相互重合；

在所述信道选择阶段，无线传感器节点基于初始信道状态和数据优先级选择一个数据信道用于进行数据传输；

在所述数据传输阶段，无线传感器节点通过已选择的数据信道进行数据传输；

所述信标阶段的具体方法包括：

S1、协调器扫描信道状态，获取所有信道，信道分为可用信道和不可用信道；

S2、协调器向在网络中广播信标帧，信标帧包括信道状态域，信道状态域包括若干个字节，每个字节分为八位，所有位的总数量大于或者等于信道总数量，位与信道一一对应以表征信道信息，该步骤中，当位为0时表示该信道可用，当位为1时表示该信道不可用；

S3、无线传感器节点接收信标帧，并且从信道状态域中获取信道信息；

所述初始信道分配阶段的具体方法包括：

S4、协调器从所有可用信道选取一个作为管理信道，将其余可用信道作为数据信道；

S5、协调器在网络中广播分配请求帧；

S6、无线传感器节点接收到分配请求帧后向协调器返回确认帧；

S7、协调器接收到确认帧后获知无线传感器节点数量，然后为每个无线传感器节点分配一个数据信道作为初始信道，不同无线传感器节点的初始信道相互独立或者相互重合；

S8、协调器通过管理信道向所有无线传感器节点广播分配完成帧，分配完成帧包括初始信道分配信息；

S9、无线传感器节点接收分配完成帧，获取初始信道；

所述信道选择阶段的具体方法如下：

S10、若无线传感器节点不需要发送数据则跳过信道选择阶段，若无线传感器节点需要发送数据则判断初始信道是否空闲，若初始信道空闲则选定初始信道，否则选定一个其它数据信道；

所述数据传输阶段的具体方法包括：

S11、若无线传感器节点选定初始信道则通过初始信道发送数据，若无线传感器节点选定其它数据信道则执行S12；

S12、无线传感器节点将需要发送的数据与该数据信道正在发送的数据进行优先级对比，若需要发送的数据优先级更高则执行S13，若需要发送数据优先级更低则执行S14，该步骤中，计算优先级的方法为：

其中，G_i是节点N_i采集数据包的速率，L_i表示节点N_i采集的数据包的字节数，T_i表示节点N_i采集数据包的级别；

S13、无线传感器节点切断该数据信道正在进行的数据发送过程，然后通过该数据信道发送数据；

S14、无线传感器节点等候该数据信道正在进行的数据发送过程结束后，通过该数据信道发送数据。

2.如权利要求1所述的基于多信道的无线体域网MAC协议的通信方法，其特征在于：该协议将数据分为优先级逐渐降低的紧急数据、重要数据、普通数据和其他数据。

3.应用如权利要求1所述的基于多信道的无线体域网MAC协议的通信方法的系统，其特征在于：包括协调器和若干个与协调器无线通信连接的无线传感器节点，无线传感器节点包括多信道半双工无线收发器。