[发明专利]多中心无线动态分布式网络信息防碰撞通信方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及无线射频识别技术(RFID)、无线传感器网络，是一种无线动态分布式网络中相邻主动节点信息的防碰撞通信方法。

背景技术

在当今无线通信领域有一类无线通信系统日益引起大家的关注，称之为无线动态分布式网络。与传统固定拓扑的中心控制式网络不同，这样的网络拓扑结构动态改变，是一种自组织无线分布式的网络。典型的代表有无线射频识别技术(RFID)、无线传感器网络以及各类低速短距离无线局域网络。

在无线动态分布式网络中，节点可分为主动节点和被动节点两类，其中主动节点通过无线网络与其所控制的被动节点通信。当网络规模较大，网络节点较密时，各主动节点所控制的被动节点范围通常会有一定的交叠。如果多个主动节点同时与其控制的被动节点通信时，相邻主动节点的信号就会在交叠区域内产生相互干扰。这样一来，交叠区域内的被动节点在一段时间内无法与任何主动节点通信，这称为无线动态分布式网络中的多中心信息碰撞问题。因此无线动态分布式网络在工作时，需要有相应的防碰撞机制来避免主动节点之间的信号干扰，协调多个主动节点与被动节点的通信。

目前国际上通信领域中对多个主动节点间的信息防碰撞方法研究尚处于起步阶段，现有的成果主要集中在无线射频识别领域。较为典型的有基于染色原理的Colorwave协议和基于控制信道侦听的PULSE协议。其中Colorwave协议将时间划分成很多阅读时隙，不同的时隙被抽象成了不同的颜色，为相邻主动节点分配时隙的过程就变成了对一定拓扑结构内的节点进行染色的问题。Colorwave协议的主要问题是需要全网的主动节点进行同步，并且当一个主动节点改变颜色时，可能会导致全网的颜色变化，大量消耗系统的功率和资源。而PULSE协议则增加了一个控制信道，以不间断发送信标帧的方式通知周围主动节点，从而避免了主动节点间信息的碰撞。PULSE协议不需要对被动节点做任何改动，但其增加的控制信道会占用系统额外的频率资源，同时在控制信道不断的发送信标帧，也会消耗主动节点更多的能量。

综上所述，当网络存在多个主动节点，而每个主动节点要与其所控制区域内被动节点通信时，各个主动节点之间信号相互碰撞成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明致力于提供一种多中心无线动态分布式网络信息防碰撞通信方法。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案予以实现的:

一种多中心无线动态分布式网络信息防碰撞通信方法，其步骤包括:

1、在无线动态分布式网络中，按照一定的方式选取若干个主动节点成为临时簇首，根据临时簇首及其相邻的主动节点的通信范围，形成若干个以临时簇首为中心的通信组；

2、在通信组内，临时簇首发起一个预约，通知通信组内的主动节点在一定的范围内预约自己的通信顺序，临时簇首根据各主动节点的预约情况，添加上自己的通信位置，安排一个无碰撞的通信顺序；

3、根据上述通信顺序，临时簇首依次安排通信组内的主动节点进行通信；

4、当完成步骤3后，临时簇首检测通信组内是否还存在未进行通信的主动节点，如果存在，重复步骤2，3，直至通信组内的全部主动节点均进行了通信为止。

选取主动节点成为临时的控制中心-临时簇首，而其他的主动节点成为受控主动节点，其中，通过竞争方式成为临时簇首的具体步骤如下:

(1)无线动态分布式网络中多个主动节点，通自由竞争的方式，如CSMA(载波侦听多路访问)，竞争通信组的临时簇首；

(2)首先竞争成功的主动节点成为通信组的临时簇首，临时簇首发送消息通知周围主动节点确立其簇首地位；

(3)未能成功竞争到簇首的主动节点接收到临时簇首的通知消息后，成为通信组的受控主动节点，受控于临时簇首。

在无线动态分布式网络中，还可以根据主动节点的通信范围和能量的大小，指定临时簇首。

在通信组内，临时簇首发起一个预约，通知各受控主动节点在一定的范围内预约自己的通信顺序。临时簇首发起的预约可以采用基于时分多址的时隙预约方式、基于频分多址的频率预约方式或基于码分多址的码字预约方式。

根据各受控主动节点的预约情况，临时簇首可以得到一张预约反馈表；生成预约反馈表的具体步骤如下:

(1)临时簇首通过发送预约命令通知其控制通信组内的受控主动节点预约自己的通信顺序，预约的选择范围参数随预约命令一同发送；

(2)受控主动节点接收预约命令，在给定的预约选择范围内随机选择一个预约号返回给临时簇首；