一种基于优先级的无线纳米传感器网络动态接入方法技术

一种基于优先级的无线纳米传感器网络动态接入方法，通过接入节点与中继节点的低复杂度互动步骤以及中继节点上的简单计算来完成接入节点的接入控制，包括以下过程：接入节点通过发送一个带有优先级系数的接入请求控制包来通知中继节点有新的数据流需要中继，中继节点一旦收到接入请求控制包，根据该接入节点的优先级与总优先级的比值公式计算接入节点开始发送时间和连续发送比特数并通过回复一个控制包来通知该接入节点，其中，中继节点基于优先级确定接入节点开始发送时间和连续发送比特数是本发明专利技术的核心。本发明专利技术非常适用于处理能力较低的纳米传感器节点，可以避免无线纳米传感器网络中节点的发送冲突。

【技术实现步骤摘要】
—种基于优先级的无线纳米传感器网络动态接入方法
本专利技术属于无线纳米传感器网络技术，涉及一种基于节点优先级来决定接入节点符号速率的动态接入方法。技术背景随着纳米技术的发展，制造出纳米级大小的无线传感器即纳米传感器已经成为可能。纳米传感器通过无线纳米技术连接而成的网络则称为无线纳米传感器网络，其在体内药物传输、空气污染监控等方面有十分广阔的前景。键控开关即OOK调制方式，是无线纳米传感器较有应用前景的物理层调制方式之一。OOK调制方式是仅仅在发送“ I”比特时发送一个脉冲信号，而在发送“O”比特时保持安静即天线上不发送任何电压信号。在此基础上，其相关数据链路层的接入方法设计，比如适用于无线局域网的IEEE802.1lMAC协议、采用CDMA技术的蜂窝网设计等，都是针对已有网络的宏观节点来设计，具有相对较高的复杂性。而无线纳米传感器节点仅仅具有约几百纳米的大小，其纳米处理器的处理能力非常有限，所以这些都不适用于处理能力非常有限的纳米传感器节点。如果每个纳米传感器节点每发送出一个比特符号后，空闲一个固定的时间间隔T再发送下一个比特符号，则可以大大降低符号发送冲突的发生频率。然而，当两个都要开始发送比特信息的相邻节点刚好在同一时刻开始发送第一个比特符号，即第一个比特发送发生了冲突，则后续的所有比特发送都会发生冲突，从而会导致接收节点上大量的比特接收错误。此外，由于数据的实时性要求和数据的重要性不同，不同纳米传感器节点的感知数据可能具有不同的优先级。当不同优先级权数的数据同时接入同一个中继节点时，我们必须考虑其优先级大小，优先级越高，其符号速率应该越大，这样其中继时间也越短，即包发送时延越短。
技术实现思路
为了克服现有OOK调制无线纳米传感器网络接入方法的带宽利用率较低、冲突频率较高、未考虑实时性等不足，本专利技术提出一种基于优先级的无线纳米传感器网络动态接入控制方法，既能做到无冲突、高带宽利用率，又能兼顾数据实时性传输需求。为了解决上述技术问题本专利技术提出如下技术方案:，所述动态接入控制方法包括以下步骤:I)接入节点操作，过程如下:(1.1)给中继节点发送一个包含了优先级参数P的接入请求控制包，来通知中继节点本节点有数据流要发往中继节点，其中，P为一个正整数值，值越大表示优先级越高；(1.2)接收来自中继节点的回复控制包，然后从该回复控制包中读出中继节点所指定开始发送时刻ti和连续发送比特个数Ni, \和Ni是由中继节点确定好并写入回复控制包里的参数值，其中，下标i是中继节点存储记录有MAC地址的第i个接入节点的编号；(1.3)在时刻\开始，以T为周期，在每个周期的开始时刻连续发送Ni个比特符号，周期内发送完这Ni个比特符号后的剩余T-NiXTs时间内不发送任何比特符号，即保持发送电路空闲，其中，Ts是物理层发送一个调制符号所消耗的时间，T是根据网络时延要求预先设置好的值，T是Ts的整数倍的值；(1.4)在数据发送过程中，如果某个周期的空闲时间内接收到来自中继节点的控制包，则跳到步骤(1.2)；2)中继节点操作，过程如下:(2.1)接收新的接入节点所发送的接入请求控制包，更新接入节点总个数参数n:n — η+1,η在网络开始部署或中继节点重启的时候初始化为O,从控制包中读取新接入节点的MAC地址并存储下来,并标记该接入节点为节点η,同时从该控制包中读取优先级参数并记为Ρη，更新所有接入节点优先级之和参数PT: Pt — Ρτ+Ρη，Ρτ在网络开始部署或节点重启的时候初始化为O ;(2.2)对于每个i e {1，2...η}，计算符号速率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于优先级的无线纳米传感器网络动态接入方法，其特征在于：所述动态接入控制方法包括以下步骤：1)接入节点操作，过程如下：(1.1)给中继节点发送一个包含了优先级参数P的接入请求控制包，来通知中继节点本节点有数据流要发往中继节点，其中，P为一个正整数值，值越大表示优先级越高；(1.2)接收来自中继节点的回复控制包，然后从该回复控制包中读出中继节点所指定开始发送时刻ti和连续发送比特个数Ni，ti和Ni是由中继节点确定好并写入回复控制包里的参数值，其中，下标i是中继节点存储记录有MAC地址的第i个接入节点的编号；(1.3)在时刻ti开始，以T为周期，在每个周期的开始时刻连续发送Ni个比特符号，周期内发送完这Ni个比特符号后的剩余T‑Ni×Ts时间内不发送任何比特符号，即保持发送电路空闲，其中，TS是物理层发送一个调制符号所消耗的时间，T是根据网络时延要求预先设置好的值，T是TS的整数倍的值；(1.4)在数据发送过程中，如果某个周期的空闲时间内接收到来自中继节点的控制包，则跳到步骤(1.2)；2)中继节点操作，过程如下：(2.1)接收新的接入节点所发送的接入请求控制包，更新接入节点总个数参数n:n←n+1，n在网络开始部署或中继节点重启的时候初始化为0，从控制包中读取新接入节点的MAC地址并存储下来，并标记该接入节点为节点n，同时从该控制包中读取优先级参数并记为Pn，更新所有接入节点优先级之和参数PT:PT←PT+Pn，PT在网络开始部署或节点重启的时候初始化为0；(2.2)对于每个i∈{1,2···n}，计算符号速率以及连续发送比特个数如果Ni＜1，则跳到步骤(2.6)来结束操作并且不给接入节点回复任何控制包以表示拒绝其接入请求，并且执行参数更新PT←PT‑Pn和n←n‑1，如果Ni≥1则进行下一步操作；(2.3)对于每个i∈{1,2···n}，令ti＝ti‑1+ri‑1×Ts，其中r0＝0以及t0为下一个周期的开始时刻，ti是节点i下一个发送周期内开始发送比特符号的时刻；(2.4)对于每个i∈{1,2···n}，都生成一个新的控制包，该控制包包含比特开始发送时刻ti、连续发送比特个数Ni，然后将该控制包发送给接入节点i；(2.5)等待接收发自接入节点的数据包，当接收完任意某个接入节点i的所有信息后，令PT←PT‑Pi，并且删除所存储的该节点的MAC地址；然后将接入节点n标记为节点i，并且令n←n‑1；然后返回到步骤(2.2)；(2.6)结束。...

【技术特征摘要】
1.一种基于优先级的无线纳米传感器网络动态接入方法，其特征在于:所述动态接入控制方法包括以下步骤: 1)接入节点操作，过程如下: (1.1)给中继节点发送一个包含了优先级参数P的接入请求控制包，来通知中继节点本节点有数据流要发往中继节点，其中，P为一个正整数值，值越大表示优先级越高； (1.2)接收来自中继节点的回复控制包，然后从该回复控制包中读出中继节点所指定开始发送时刻\和连续发送比特个数Ni, \和Ni是由中继节点确定好并写入回复控制包里的参数值，其中，下标i是中继节点存储记录有MAC地址的第i个接入节点的编号； (1.3)在时刻\开始，以T为周期，在每个周期的开始时刻连续发送Ni个比特符号，周期内发送完这Ni个比特符号后的剩余T-NiXTs时间内不发送任何比特符号，...

【专利技术属性】
技术研发人员：池凯凯，林一民，程珍，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33