【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线传感网络
,涉及一种CRSNs中基于认知与源感知节点分离的媒体访问控制方法。
技术介绍
21世纪以来,无线通信技术、微芯片制造等技术的进步促进了WSN的大规模部署应用与发展。然而,工作在免授权工业、科学、医学频段(IndustrialScientificMedical,ISM)的WSN与其它无线通信技术(如Wifi、蓝牙、Wimax、Zigbee等)共用频谱,导致各种无线设备间的干扰日益严重,进而影响了WSN的服务质量及其继续发展。由于认知无线电(cognitiveradio,CR)能够动态地改变其操作参数、感知频谱、确定空闲频带,并伺机使用这些可用频带。为此,一些研究人员提出将CR技术引入WSN,使得每一个传感器节点都具有频谱感知、动态改变发射参数的功能,构成认知无线传感器网络(cognitiveradiosensornetwork,CRSN),通过认知功能动态地感知频谱空洞并伺机接入以在授权频段工作,从而提高整体频谱利用率。与传统WSN相比,CRSN在动态频谱接入、并发数据的伺机信道使用、适应性地降低能耗、多个异构WSN的重叠部署、不同频谱管理政策下工作方面拥有巨大的优势,具有重大应用价值和远大的发展前景,也被认为是下一代WSN。MAC(mediumaccesscontrol)媒体访问控制协议通过协调控制节点接入频谱的方式,为WSN提供了一种在能量有效的前提下尽可能增加吞吐量、降低干扰的方法, ...
【技术保护点】
一种CRSNs中基于认知与源感知节点分离的媒体访问控制方法,其特征在于:在本方法中:首先将CRSN节点的认知功能独立成另外的节点,即形成两种类型的节点共存于同一WSN中的网络,即异质节点的CRSN网络;在该网络中,认知节点负责频谱感知,传感器节点负责对周边环境进行探测收集数据;每次传感器节点需要传输数据,需要认知节点探测到空闲频谱后通知传感器节点,然后传感器节点使用分配的频谱进行发送数据,即传感器节点应该也需要有动态改变发射参数的功能;在此基础上,设计并采用适应该种新型网络的MAC协议,进行媒体访问控制。
【技术特征摘要】
1.一种CRSNs中基于认知与源感知节点分离的媒体访问控制方法,其特征在于:在本方
法中:首先将CRSN节点的认知功能独立成另外的节点,即形成两种类型的节点共存于同一
WSN中的网络,即异质节点的CRSN网络;在该网络中,认知节点负责频谱感知,传感器节
点负责对周边环境进行探测收集数据;每次传感器节点需要传输数据,需要认知节点探测到
空闲频谱后通知传感器节点,然后传感器节点使用分配的频谱进行发送数据,即传感器节点
应该也需要有动态改变发射参数的功能;在此基础上,设计并采用适应该种新型网络的MAC
协议,进行媒体访问控制。
2.根据权利要求1所述的一种CRSNs中基于认知与源感知节点分离的媒体访问控制方法,
其特征在于:在本方法中,所述的建立异质节点的CRSN网络具体包括:
该网络中存在主用户(PrimaryUser,PU),对频谱具有优先使用权,在网络中部署两类节
点:即M个认知节点(cognitivenodes,CNs)与N个传感器节点(sensornodes,SNs),为
网络中的次用户(SecondaryUser,SU);认知节点与传感器节点的个数按1:n的比例部署,
n为正整数;
在主用户空闲时次用户通过频谱感知检测到空闲频段并伺机使用这些频谱进行数据传输;
假设在网络中存在一条公共控制信道,该信道无主用户存在,次级用户通过分段ALOHA系
统接入公共控制信道协商使用空闲的数据信道;次级用户即M个认知节点与N个传感器节点
部署在Am2的区域中,各个节点传输半径为r米,节点配备一个收发器,在同一时刻只能发
送或接收数据;CN在C条数据信道中伺机选择传输数据需要占用的信道;同时网络中存在P
个主用户,对信道的占用率为PTK,在信道上的活动时间为τon,非活动时间为τoff;假设认知
节点以能量检测的方法感知频谱,信道探测准确率为Pd,误报率为Pf;
无线电能量耗散模型如下,在距离d发送k比特数据消耗的能量为:
ETx(k,d)=kEelec+kEfsd2d<d0kEelec+kEmpd4d≥d0---(1)]]>式中Eelec是发射或接受每比特信息所消耗的能量,放大器能耗Efs与Emp均为固定值,d0为距
离常量;接受k比特消息的能耗为:
ERX(k)=kEelec(2)。
3.根据权利要求2所述的一种CRSNs中基于认知与源感知节点分离的媒体访问控制方法,
其特征在于:本方法中,采用的适应于该CRSN网络中异质节点分离的MAC协议具体包括:
假定事先根据认知节点和传感器节点的初始能量及其能量消耗速率确定好认知节点和传
感器节点的比例,并且均匀部署;
在网络初始化阶段,CNs与SNs按照1:n(n=1,2,3…)的比例部署在感知域后,调度节点
(sink)向网络中的CNs广播自己的位置信息,各CN在数据转发阶段根据sink的位置信息
依据最短路径的原则选择转发数据路径;各个CN通过发送和接收地理位置信息包寻找及确...
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