[发明专利]面向链式无线传感器网络的混合介质访问控制方法

摘要

本发明涉及无线网络技术，具体地说是一种面向链式无线传感器网络的混合介质访问控制方法。本发明方法充分考虑输电线路监测等应用的无线传感器网络链式或线型拓扑结构的特征，在网络不同时段采用了不同的接入策略，提出繁忙时期的时分访问控制Pipelined TDMA以及空闲时期的竞争访问控制S‑XMAC方法。在繁忙时期，采用了流水线式的调度传输方法来避免隐藏终端问题，以提高传输可靠性和资源利用率；在空闲时期，设置簇首和普通簇成员采用不同的MAC参数，在使簇首簇首和簇成员能够更及时地响应请求的同时，使得普通簇成员尽可能地节省能量，从而使得网络在节省能量的同时，满足应用系统对网络实时性的要求。

主权项

一种面向链式无线传感器网络的混合介质访问控制方法，其特征在于，在无线传感器网络中，需要同时发送数据的簇首和簇成员达到一定比例时，采用时分访问控制Pipelined TDMA，包括以下步骤：簇内收集阶段：每个时隙内，网络中部分簇首收集后继簇中所有簇成员的传感数据；数据转发阶段：簇首转发收集到的传感数据；在无线传感器网络中，需要同时发送数据的簇首和簇成员没有达到所述比例时，采用竞争访问控制S‑XMAC，即基于位置信息的唤醒时间调度：根据簇首和簇成员在网络中的地理位置，有次序地唤醒各簇首和簇成员；所述部分簇首为：令簇的跳数表示为hop，1)第一个时隙内的部分簇首为3％hop＝＝0的簇首，即从远离汇聚簇首和簇成员Sink方向的第3个簇首计起，每隔2个簇首的簇首；2)第二个时隙内的部分簇首为3％hop＝＝2的簇首，即第一个时隙内的部分簇首向靠近Sink方向的相邻簇首的集合；3)第三个时隙内的部分簇首为3％hop＝＝1的簇首，即第二个时隙内的部分簇首向靠近Sink方向的相邻簇首的集合；所述S‑XMAC的实现过程为：每个簇首和簇成员按照占空比T_duty‑cycle周期性休眠和唤醒；簇首记录相邻簇在占空比T_duty‑cycle中的唤醒时间，每个簇的簇成员在占空比中的唤醒时间是相同的，称为簇唤醒时间；待发送数据的簇首不立即启动射频发送前导码，而是比目的接收端的簇唤醒时间提前时间发送包含发送端和目的接收端的簇首地址信息的前导码；前导码发送完成后，待发送数据的簇首等待来自目的接收端的簇首的前导确认响应ACK，重复此过程直到收到ACK后，发送数据；接收端周期性地唤醒；若在唤醒期间，收到包含簇首地址信息的前导码后，判断前导码中的目的接收端地址信息和自身是否相符，如果地址相同，则返回ACK，通知发送端簇首发送数据；否则，不返回ACK，并立即进入休眠状态；所述唤醒时间的设计具体为：相邻簇首间的唤醒时间T_shedule需要满足下面条件：T_schedule＞δ+T_{offset_max}其中，δ表示簇首接收数据需要的处理时间，包括除前导码外的数据传输时间和驻留时间Dwell Time；T_{offset_max}表示发送端和接收端的最大时钟偏差，由同步周期和簇首和簇成员的频偏决定；利用簇首和簇成员的地址ADDR指示簇首和簇成员的位置信息，簇首和簇成员的唤醒时间被设置成：T_wake＝n×T_{duty_cycle}‑((ADDR+1)＞＞1)×T_schedule其中，T_wake表示簇首或者簇成员的唤醒时间，T_schedule表示相邻簇首间的唤醒时间，T_{duty_cycle}表示簇首或者簇成员的占空比，ADDR表示簇首或者簇成员的地址。