【技术实现步骤摘要】
一种跨层无线传感器网络MAC协议通信方法及系统
本专利技术涉及一种跨层无线传感器网络MAC协议通信方法及系统,属于无线传感器网络
技术介绍
无线传感器网络的寿命受到采用电池供电的节点生命期限制,因此在考虑无线传感器网络应用要求的前提下,能量有效性是无线传感器网络设计中首要考虑的基础问题,涉及所有协议层。无线传感器网络的MAC协议处于无线传感器网络协议的底层部分,决定无线信道的使用方式,直接影响无线资源的使用效率、网络吞吐量和时延等重要性能,是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。无线传感器网络能量有限的特点,决定了MAC协议的设计必须以节能为主要目标。传统无线网络的MAC协议要求节点始终唤醒侦听信道,没有考虑节能问题,因此不适合无线传感器网络。为了实现节能,为无线传感器网络设计的许多MAC协议都采用了占空比机制。在基于占空比机制的MAC协议中,节点周期唤醒和睡眠,为了邻居节点能同步唤醒,要求邻居节点要同步,每个节点要维持一个邻居节点的调度表。SMAC是为无线传感器网络提出的基于占空比机制的典型MAC协议,在它的基础上相继提出了TMAC、RMAC、PMAC、ASMAC等多种基于占空比的MAC协议。这类协议不需要网络节点严格的全局时间同步,仅需要局部的同步,具有执行简单、扩展性好及适应拓扑变化能力强等优点;但由于相邻虚拟簇之间调度周期的不同步,使得报文的递送在每跳都存在一个不确定的等待时延,造成报文的多跳递送时延较大且具有不确定性。另外这类协议需要路由协议提供接收节点的地址,增加了控制开销。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种跨层无线传感器 ...
【技术保护点】
一种跨层无线传感器网络MAC协议通信方法,其特征在于,该通信方法包括如下步骤:1)根据无线传感器网络各节点距离SINK节点的跳距,对各节点分配一相应的等级;2)将无线传感器网络中的各节点的每个工作周期化分为数据接收时段TR、数据发送时段TS和睡眠时段Tsleep,且数据接收时段TR等于数据发送时段TS;3)设置各等级节点的启动工作时间,使相同等级区域的节点周期调度同步,使处于第i等级区域内节点的周期数据发送时段与处于第i?1等级区域内节点的周期数据接收时段相对应,处于第i等级区域内节点的周期数据接收时段与处于第i+1等级区域内节点的周期数据发送时段相对应,其中N为节点所处的最高等级,1≤i≤N?1;4)当节点处于工作周期的数据接收时段时,设置一个最大空闲侦听时间,在该侦听时间内,判断侦听到的RTS消息内容中节点的等级是否大于该节点的等级,当且仅当RTS消息中包含的节点等级比当前接收节点的等级大1时,则节点在信道空闲时接收信息,否则该节点丢弃该RTS消息直接进入睡眠状态,直至该数据接收时段结束;5)当节点处于工作周期的数据发送时段且有数据需要发送时,侦听信道并在信道空闲时发送数据,否则节 ...
【技术特征摘要】
1.一种跨层无线传感器网络MAC协议通信方法,其特征在于,该通信方法包括如下步骤:1)根据无线传感器网络各节点距离SINK节点的跳距,对各节点分配一相应的等级;2)将无线传感器网络中的各节点的每个工作周期化分为数据接收时段TR、数据发送时段TS和睡眠时段Tsleep,且数据接收时段TR等于数据发送时段TS;3)设置各等级节点的启动工作时间,使相同等级区域的节点周期调度同步,使处于第i等级区域内节点的周期数据发送时段与处于第i-1等级区域内节点的周期数据接收时段相对应,处于第i等级区域内节点的周期数据接收时段与处于第i+1等级区域内节点的周期数据发送时段相对应,其中N为节点所处的最高等级,1≤i≤N-1;4)当节点处于工作周期的数据接收时段时,设置一个最大空闲侦听时间,在该侦听时间内,判断侦听到的RTS消息内容中节点的等级是否大于该节点的等级,当且仅当RTS消息中包含的节点等级比当前接收节点的等级大1时,则节点在信道空闲时接收信息,否则该节点丢弃该RTS消息直接进入睡眠状态,直至该数据接收时段结束;5)当节点处于工作周期的数据发送时段且有数据需要发送时,侦听信道并在信道空闲时发送数据,否则节点进入睡眠状态,直至当前周期数据发送时段时间结束;该方法将MAC和数据递送的路由结合在一起,不需要上层路由协议的支撑,减少了控制开销;所述各等级节点的启动工作时间为Tim,Tim=t1+(N-i)TS-R其中,i为节点所处的等级,TS-R为节点周期持续接收数据或周期持续发送数据时段的时间,TR=TS=TS-R,N为节点所处的最高等级,t1为网络开始周期工作的初始时间,由网络初始化阶段的工作持续时间确定,t1=t0+Tgt0是网络开始初始化时SINK节点的时间,Tg是网络初始化阶段所使用的时间,由用户设置。2.根据权利要求1所述的跨层无线传感器网络MAC协议通信方法,其特征在于,所述步骤1)中对节点划分等级是通过SINK节点采用洪泛协议向网络中所有节点发送一个StartMessage消息实现的,StartMessage消息中包含一个跳距字段Hop、一个最大跳距信息Hmax、网络开始周期工作的初始时间值t1及发送该消息时节点当前的时间戳值。3.根据权利要求1所述的跨层无线传感器网络MAC协议通信方...
【专利技术属性】
技术研发人员:郑国强,李济顺,亢丙午,李冰,侯云山,祁志娟,徐素莉,陈建华,刘伟,高宏峰,沈森,王斐,
申请(专利权)人:河南科技大学,
类型:发明
国别省市:
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