[发明专利]一种基于IEEE802.15.4的自适应CSMA/CA接入方法

摘要

本发明涉及涉及一种新的IEEE802.15.4标准中的CSMA/CA接入机制优化方法。包括分析阶段、决策阶段、执行阶段。本发明仍然保留了CSMA/CA中macMinBE的初值，但是通过一定数量的信标帧间隔内每个节点争用网络流量的多少来动态调整退避指数macMinBE，使得传感器节点能够根据网络的状况动态的选择一个合适的退避范围。经过这种优化，macMinBE更能准确反映当前网络状况，平衡节点间的网络使用权。因此提高了节点的网络公平性，提高了网络吞吐量并降低了网络负载。仿真结果表明，本发明中具有自适应调整能力的二进制指数退避BEB算法的优化方法比原有的IEEE802.15.4中的BEB算法在网络输入业务量比较大的情况下，能明显提高网络吞吐量，降低网络工作负载。

主权项

一种基于IEEE802.15.4的自适应CSMA/CA的接入方法,其特征在于：包括以下三个阶段:分析阶段：以分析周期结束后重复执行的阶段为分析阶段，所述分析周期指网络协调器观察分析与其关联的普通节点占用网络流量的持续时间；分析周期开始后，网络协调器计算每个普通节点传来的数据包的总数，为决策阶段提供普通节点的网络信息状况，直到分析周期结束；决策阶段：分析阶段过后，网络协调器获取了每个普通节点占用网络流量的情况，网络协调器按照收到的每个普通节点的数据包数量多少由小到大进行排序，通过判断发生数据传输的普通节点个数，来构造分组I和分组Ⅱ，如果普通节点个数大于8，就将序列中前四个普通节点归入分组I，后面的节点归入分组Ⅱ；如果普通节点个数小于8，则判断发生数据传输的普通节点数count是否为偶数，若count为偶数则将前count/2个普通节点放入分组I、后count/2个普通节点放入分组Ⅱ；若count不是偶数，则将前（count‑1）/2个普通节点放入分组I，后（count‑1）/2个普通节点放入分组Ⅱ，中间剩余的节点随机放到任一组；构造分组完成后，分别判断两个组中的第一个节点的数据包数相差是否大于PKT_DIFFERENCE，如果是，则把分组I的节点信息写入到信标帧的描述字段的BE值减少域；同时把分组Ⅱ写入到描述字段的BE值增加域；如果小于PKT_ DIFFERENCE，表示节点对网络流量的分布只造成小的变化，则设置ABE描述字段标识域为0，算法仍然按照现有的退避算法操作方式；完成上述操作后，重置数组numReceivedPkts[i]和nodeIndexes[i]，继续进行下一个分析周期；执行阶段：普通节点收到网络协调器发来的信标帧后，开始执行自适应调整ABE(Adaptive Backoff Exponential)算法，执行阶段中所述的ABE优化方法具体如下：步骤1：节点收到了信标帧，则提取ABE描述字段的有效载荷；步骤2：判断ABE标识域是否为0，如果是，则执行原有的退避指数操作，如果不是，则提取BE增加域和BE减少域；步骤3：判断本地节点地址是否和分组I中的节点某个地址相同，如果是，则对macMinBE执行减1操作；判断macMinBE是否为0，如果是，设置为1；如果本地地址不在分组I中，则进行步骤4；步骤4：判断本地节点地址是否和分组Ⅱ中的节点某个地址相同，如果是，则对macMinBE执行加 1操作；如果本地节点地址不匹配，则执行二进制指数退避BEB算法。