[发明专利]分簇无线传感网中认知MAC协议的实现方法

摘要

一种无线传感器网络技术领域的分簇无线传感网中认知MAC协议的实现方法，能够有效地使分簇的网络合理地动态地接入可用信道，并且提供适用于CR背景下的超帧结构来保证链路层的数据传输，既要保证网络层面的控制信息和融合数据的传输，又要保证簇层面的簇内节点通信。同时针对主用户到来这种紧急状况应该进行有效的处理，满足动态频谱接入的要求。本发明还考虑到了对已分配出去的可用信道继续进行管理，对信道利用率低或者停止利用的簇的信道使用权利进行释放，以及根据当前可用信道状况对信道资源做动态的更新处理。

主权项

一种分簇无线传感网中认知MAC协议的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步、Sink节点在控制信道，即所有节点的初始信道上对每个簇进行可用信道权限的分配，具体包括以下步骤：1.1)Sink节点对整个频谱进行扫描，记录可用信道信息，包括信道号和可用信道数目；1.2)每个簇的簇头节点代表该簇在超帧的活跃期内在控制信道上以CSMA/CA方式竞争可用信道的使用权限，簇头节点竞争获胜后，Sink节点通知该簇头节点可接入的数据信道信息和进行融合数据传输的时间信息；1.3)簇头节点根据可接入的数据信道信息，通知簇内的节点在下一个超帧之前切换到可用信道；第二步、数据信道上的数据传输，具体步骤为：2.1)获得信道使用权的簇切换到指定的数据信道；未获得信道使用权的簇留在控制信道，继续竞争可用信道，重复步骤1.2；2.2)切换到数据信道后，在超帧开始时，簇头节点启动融合数据定时器，簇内节点侦听簇头节点的信标帧，若侦听到信标帧，簇内有数据要发送的节点在超帧的活跃期内按照CSMA/CA方式竞争信道，竞争获胜后，向簇头节点发送数据，簇内没有数据发送的节点若检测到主用户到来后，退回控制信道，簇头节点执行步骤2.5，然后返回步骤1.2；若没侦听到簇头节点的信标帧，簇内节点退回控制信道，返回至步骤1.3；2.4)超帧活跃期结束时，簇头节点将接收的数据进行数据融合；2.5)融合数据定时器超时后，簇头节点醒来并切换回控制信道，向Sink节点发送融合数据或者数据信道被主用户占用的信息；当传递的是融合数据，Sink节点对簇头节点传来的融合数据进行分析，若检测到融合数据量很少或者没有融合数据，Sink节点认为该簇对数据信道的利用率很低或者已经停止利用该信道，马上在此融合数据传递的时隙内对该簇的可用信道使用权限进行释放，把释放信息告诉给簇头节点；当传递的是数据信道不再可用的信息，Sink节点将此数据信道的信息从可用信道记录中删除，簇头节点返回控制信道，执行步骤2.7；2.6)融合数据发送完成后，簇头节点切换回原数据信道；当信道使用权已经被释放，则簇头节点在下一超帧内初始时刻，通知簇内其它节点进行信道释放，退回到控制信道，返回至步骤1.2；当信道使用权未被释放，准备下一超帧的通信；2.7)Sink在每帧通信结束后，检测信道记录中的可用信道信息；假设最初Sink节点记录的可用信道总数为N，当检测到记录中的可用信道数目低于阈值Nmin，Sink节点会对频谱资源进行更新，Sink节点会在下一个超帧内暂停与各簇的通信，返回步骤1.1；否则返回至步骤1.2。