[发明专利]一种应用于桥梁监控的无线传感器网络MAC传输方法

摘要

本发明涉及一种应用于桥梁监控的无线传感器网络MAC传输方法，MPMC‑MAC协议结合节点接收的数据类型和节点发送信息频率为其分配优先级，再根据优先级及信道状况对节点进行信道分配，以确保优先级高的节点优先发送数据。当信道冲突或节点通信受到干扰导致信息需要重传时，采用信道再分配技术。该技术主要根据节点的优先级、节点的剩余能量及其重传次数重新对节点分配信道，保证了信道分配的公平性。另外，本方法通过动态调整节点的活跃周期和睡眠周期的时长以节省能量，并减少传播时延。

主权项

一种应用于桥梁监控的无线传感器网络MAC传输方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)在数据通信时，采用优先级分配数据；其实现步骤如下：第一步：根据节点所携带传感器类型进行数据分类，将不同的数据分为三类；带有温度传感器的节点测得的温度数据，其紧急程度较低设为L1；带有加速度传感器的节点测得的桥向震动频率数据，其优先级设为M1；带有位移传感器的节点测得的桥梁关键点位移数据，其优先级设为H1；生成三类数据优先级；第二步：根据节点发送频率，将节点分为两类；采用一种改进的最小距离分类算法；该分类算法直接找出节点发送次数的最大值和最小值，将它们作为分类的基点；按分类周期中节点发送次数，分为高优先级H2，低优先级设为L2，生成了两类频率优先级；第三步：结合数据类型优先级和频率优先级，可以得到六个优先级别，即：H1H2，M1H2，H1L2，M1L2，L1H2，L1L2；将它们从高到低依次对应为P1到P6的六个优先级类别；第四步：将每个节点的优先级封装成优先级命令帧；优先级命令帧由汇聚节点在发送信标帧之后发出；第五步：节点接到自己的优先级命令帧，则在此分类周期中使用此优先级；(2)在信道分配时，采用信道调度算法，其主要步骤如下：第一步：各个节点根据汇聚节点发送的优先级来判断自己可以使用的信道集合；第二步：节点在可使用的信道集合中随机选择一条信道进行通信；此次通信的双方通过事先约定都在这条信道上通信；第三步：若此次通信成功，则下次通信的信道仍在此集合中进行随机选择；并在此时来调整节点活跃周期与睡眠周期的时长，保证感知信息的实时性；第四步：当发送数据不成功时，对数据进行重传；重传时对信道进行再分配；设置了一个变量αm，αm表示节点m的优先级Pm和其剩余能量Eleft的积与重传次数S的比值；当αm≥1时，该节点还不够获得较好的信道，下次重传时仍然在原来分配的信道集合中随机选择信道；当αm＜1时，该节点可以使用状况良好的信道，即随机从较好的信道集合中选择一条信道进行重传；第五步：如果节点在较好的信道集合重传仍然失败，则放弃重传；进行下一次通信。