基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于三类服务的无线传感器网络MAC(Medium Access Control)协议轮询控制方法及系统，属于无线传感器网络领域。本发明专利技术在节点的信息传输服务系统中采用轮询控制的方式，将系统中节点按服务规则分为三类，分别为门限服务、限定(k＝1)服务和完全服务，不同类的节点之间通过对轮询帧的判断依次有序的进行数据分组的传输，并且使得不同类节点的信息分组数在传输信息时都能分别按不同的服务规则进行服务，实现在实际应用中，通过一种简单的方式区分不同站点或不同业务信息提供服务质量QoS(Quality of Service)保障，从而满足数据传输的差异化需求，提高系统效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系统，属于无线传感器网络领域。
技术介绍
无线传感器网络高性能通信要求MAC(Medium Access Control)协议具有服务质量QoS(Quality of Service)保障功能，以满足数据传输实时性和可靠性需求。目前无线传感器网络的媒体访问控制技术主要分为随机多址和轮询两大类，基于争用的随机多址技术难以提供可靠和可控的时延保障，同时碰撞也增加了能耗。轮询系统采用集中控制的方式，由控制中心统一分配资源，各站点依次获得发送权，无竞争地使用信道，避免了碰撞。轮询系统按服务策略一般可分为门限、完全和限定服务三类系统，通常一个系统按一类服务策略实现。在无线传感器网络的实际应用中，经常有同一个系统中的不同站点或不同业务信息，要求不同的时延服务质量等，比如，对于那些携带信息量大且对实时性要求高的数据，我们对它们的传输要能保证数据信息的完整性、准确性和实时性；对于携带的信息量相对较少且允许有一定延时的数据则可用相对低一级的传输标准来进行传输；最后，对于一些携带信息量很少，允许较长时间的延时对实时性没有硬性要求的数据我们便可选择一次只发送一个数据的方式进行数据的传输，单一服务策略则难以满足这种差异性需求。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系统，通过在一个系统中实现三类服务策略，用以区分在实际应用中不同站点或不同业务信息的时延等服务质量需求，这样便实现了对数据的不同传输服务方式和节点的选择。从而满足数据传输实时性和可靠性，提高系统效率。为实现上述目的，本专利技术的方案包括：一种基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系统，其特征在于轮询控制方法是将系统中节点按服务规则分为门限服务、限定(k＝1)服务和完全服务三类，分别对不同类的节点之间通过对轮询帧的判断依次有序的进行数据分组的传输，并且使得不同类节点的信息分组数在传输信息时都能分别按不同的服务规则进行服务，实现在实际应用中，通过一种简单的方式区分不同站点或不同业务信息提供服务质量QoS保障，具体包括如下步骤：(1)网络初始化：将系统中三种类型的节点分别设置以不同的标志位区分，同时每类节点的一个循环工作周期都包括侦听时段、发送时段和睡眠时段；(2)判断节点的标志位：对不同标志位的不同节点分别按门限服务、限定(k＝1)服务和完全服务三种不同的服务规则传输信息；(3)转向查询下一类节点：在其中一类节点的信息传输完成后便要修改轮询帧转向查询下一类节点，继续采集信息后重复进行标志位的再判断，继而进入所要进行查询的节点；若不再继续采集信息，则结束工作。在按门限服务轮询规则传递信息时段：侦听信道，根据是否收到轮询帧来判断节点是否进行数据发送；若无轮询帧收到，则节点睡眠，睡眠时间为period；若有轮询帧收到，则进而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零；若该节点内信息分组数不为零，则对该节点内的信息分组数按门限服务规则进行发送，发送完成后，节点进入睡眠，睡眠时间为period；若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间为period；其门限服务轮询系统的服务规则为：获得发送权的站点只发送完服务间隔时间内到达的信息分组数，对于发送期间到达的信息分组数则不再发送，转入下一次发送。在按限定k＝1服务规则传递信息时段：侦听信道，根据是否收到轮询帧来判断节点是否进行数据发送；若无轮询帧收到，则节点睡眠，睡眠时间为period；若有轮询帧收到，则进而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零。若该节点内信息分组数不为零，则对该节点内的信息分组数按限定k＝1服务规则进行发送，发送完成后，节点进入睡眠，睡眠时间为period；若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间为period；其限定(k＝1)服务轮询系统的服务规则为：服务器按照规则依次对每个非空队列中的1个信息分组进行服务，且每次至多服务一个信息分组。在按完全服务规则传递信息时段：侦听信道，根据是否收到轮询帧来判断节点是否进行数据发送；若无轮询帧收到，则节点睡眠，睡眠时间为period；若有轮询帧收到，则进而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零；若该节点内信息分组数不为零，则对该节点内的信息分组数按完全服务规则进行发送，发送完成后，节点进入睡眠，睡眠时间为period；若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间为period。其完全服务轮询系统的服务规则为：获得发送权的站点发送完站点内的全部信息分组数，既包括开始服务之前到达的信息分组，同时又包括服务期间到达的信息分组。在步骤1中侦听时段的具体方法为：节点进入侦听时段后，设置并启动对应侦听时段时间的计时器T2，激活处于侦听状态。发送时段的具体方法为：若节点有数据需要发送，则在时间窗随机产生一个退避时间，节点对信道侦听一个退避时间；侦听结束后，若节点侦听到自己对应的标志位，则对该节点以相应服务规则进行信息分组的数据发送，数据发送结束后节点进入睡眠状态；若节点没有数据需要发送，则节点立即切换进入睡眠状态，发送时段结束；睡眠节点：设置其在进入睡眠时段后的睡眠延时时间为：Tdelay＝period，即每次在进入睡眠时间之后，节点在延迟一个系统服务周期时间period后进入侦听状态，若侦听到轮询信息则节点进入服务状态；若没有侦听到轮询信息或信息无法识别，则将节点设置为睡眠节点，然后节点进入睡眠状态。在步骤2中判断节点的标志位判断环节，判断选择当前节点的服务规则，然后按相应的服务规则进行信息传输；在步骤2中所述网络初始化具体为：在网络初始化时段：系统首节点发广播信息建立轮询表：每次系统首节点发广播信息，通过各成员节点的反馈来建立轮询表。设置各类节点的轮询标志位，设置节点的周期睡眠时间。系统中各节点中数据的选择分类方法为：在轮询系统的三类服务中，完全服务最能满足数据传输实时性和可靠性需求，门限服务次之，限定(k＝1)服务对数据传输时延最大，传输的信息量也最小，故可将完全服务视为具有最高优先级的数据传输服务类型，次之为门限服务，限定(k＝1)服务的优先级最低。系统用于网络初始化，将系统中三种类型的节点分别设置以不同的标志位区分，同时每类节点的一个循环工作周期都包括侦听时段、发送时段和睡眠时段的模块；系统用于判断节点的标志位选择相应服务规则进行信息传输的模块；系统用于发送按门限服务规则进行服务的信息分组数的数据处理模块；系统用于发送按限定(k＝1)服务规则进行服务的信息分组数的数据处理模块；系统用于发送按完全服务规则进行服务的信息分组数的数据处理模块；系统用于转向查询下一节点并判断是否继续采集信息的模块。本专利技术在节点的信息传输服务系统中采用轮询控制的方式，将系统中节点按服务规则分为三类，分别为门限服务、限定(k＝1)服务和完全服务，不同类的节点之间通过对轮询帧的判断依次有序的进行数据分组的传输，并且使得不同类节点的信息分组数在传输信息时都能分别按不同的服务规则进行服务，实现了在实际应用中，通过一种简单的方式区分不同站点或不同业务信息提供服务质量QoS保障，从而满足数据传输的差异化需求，提高系统效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系统，其特征在于轮询控制方法是将系统中节点按服务规则分为门限服务、限定(k＝1)服务和完全服务三类，分别对不同类的节点之间通过对轮询帧的判断依次有序的进行数据分组的传输，并且使得不同类节点的信息分组数在传输信息时都能分别按不同的服务规则进行服务，实现在实际应用中，通过一种简单的方式区分不同站点或不同业务信息提供服务质量QoS保障，具体包括如下步骤：(1)网络初始化：将系统中三种类型的节点分别设置以不同的标志位区分，同时每类节点的一个循环工作周期都包括侦听时段、发送时段和睡眠时段；(2)判断节点的标志位：对不同标志位的不同节点分别按门限服务、限定(k＝1)服务和完全服务三种不同的服务规则传输信息；(3)转向查询下一类节点：在其中一类节点的信息传输完成后便要修改轮询帧转向查询下一类节点，继续采集信息后重复进行标志位的再判断，继而进入所要进行查询的节点；若不再继续采集信息，则结束工作。

【技术特征摘要】
1.一种基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系统，其特征在于轮询控制方法是将系统中节点按服务规则分为门限服务、限定(k＝1)服务和完全服务三类，分别对不同类的节点之间通过对轮询帧的判断依次有序的进行数据分组的传输，并且使得不同类节点的信息分组数在传输信息时都能分别按不同的服务规则进行服务，实现在实际应用中，通过一种简单的方式区分不同站点或不同业务信息提供服务质量QoS保障，具体包括如下步骤：(1)网络初始化：将系统中三种类型的节点分别设置以不同的标志位区分，同时每类节点的一个循环工作周期都包括侦听时段、发送时段和睡眠时段；(2)判断节点的标志位：对不同标志位的不同节点分别按门限服务、限定(k＝1)服务和完全服务三种不同的服务规则传输信息；(3)转向查询下一类节点：在其中一类节点的信息传输完成后便要修改轮询帧转向查询下一类节点，继续采集信息后重复进行标志位的再判断，继而进入所要进行查询的节点；若不再继续采集信息，则结束工作。2.根据权利要求1所述的一种基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系统，其特征在于在按门限服务轮询规则传递信息时段：侦听信道，根据是否收到轮询帧来判断节点是否进行数据发送；若无轮询帧收到，则节点睡眠，睡眠时间为period；若有轮询帧收到，则进而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零；若该节点内信息分组数不为零，则对该节点内的信息分组数按门限服务规则进行发送，发送完成后，节点进入睡眠，睡眠时间为period；若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间为period；其门限服务轮询系统的服务规则为：获得发送权的站点只发送完服务间隔时间内到达的信息分组数，对于发送期间到达的信息分组数则不再发送，转入下一次发送。3.根据权利要求1所述的基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系统，其特征在于在按限定k＝1服务规则传递信息时段：侦听信道，根据是否收到轮询帧来判断节点是否进行数据发送；若无轮询帧收到，则节点睡眠，睡眠时间为period；若有轮询帧收到，则进而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零。若该节点内信息分组数不为零，则对该节点内的信息分组数按限定k＝1服务规则进行发送，发送完成后，节点进入睡眠，睡眠时间为period；若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间为period；其限定(k＝1)服务轮询系统的服务规则为：服务器按照规则依次对每个非空队列中的1个信息分组进行服务，且每次至多服务一个信息分组。4.根据权利要求1所述的一种基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系统，其特征在于在按完全服务规则传递信息时段：侦听信道，根据是否收到轮询帧来判断节点是否进行数据发送；若无轮询帧收到，则节点睡眠，睡眠时间为period；若有轮询帧收到，则进而判断该节点是否有数据发送，即节点内...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志军，
申请(专利权)人：杨志军，
类型：发明
国别省市：云南;53