[发明专利]面向链式无线传感器网络的混合介质访问控制方法

权利要求书

1.一种面向链式无线传感器网络的混合介质访问控制方法，其特征在于，

在无线传感器网络中，需要同时发送数据的簇首和簇成员达到一定比例时，采用时分访问控制Pipelined TDMA，包括以下步骤：

簇内收集阶段：每个时隙内，网络中部分簇首收集后继簇中所有簇成员的传感数据；

数据转发阶段：簇首转发收集到的传感数据；

在无线传感器网络中，需要同时发送数据的簇首和簇成员没有达到所述比例时，采用竞争访问控制S-XMAC，即基于位置信息的唤醒时间调度：根据簇首和簇成员在网络中的地理位置，有次序地唤醒各簇首和簇成员；

所述部分簇首为：令簇的跳数表示为hop，

1)第一个时隙内的部分簇首为3％hop＝＝0的簇首，即从远离汇聚簇首和簇成员Sink方向的第3个簇首计起，每隔2个簇首的簇首；

2)第二个时隙内的部分簇首为3％hop＝＝2的簇首，即第一个时隙内的部分簇首向靠近Sink方向的相邻簇首的集合；

3)第三个时隙内的部分簇首为3％hop＝＝1的簇首，即第二个时隙内的部分簇首向靠近Sink方向的相邻簇首的集合；

所述S-XMAC的实现过程为：

每个簇首和簇成员按照占空比T_duty-cycle周期性休眠和唤醒；簇首记录相邻簇在占空比T_duty-cycle中的唤醒时间，每个簇的簇成员在占空比中的唤醒时间是相同的，称为簇唤醒时间；

待发送数据的簇首不立即启动射频发送前导码，而是比目的接收端的簇唤醒时间提前时间发送包含发送端和目的接收端的簇首地址信息的前导码；

前导码发送完成后，待发送数据的簇首等待来自目的接收端的簇首的前导确认响应ACK，重复此过程直到收到ACK后，发送数据；

接收端周期性地唤醒；若在唤醒期间，收到包含簇首地址信息的前导码后，判断前导码中的目的接收端地址信息和自身是否相符，如果地址相同，则返回ACK，通知发送端簇首发送数据；否则，不返回ACK，并立即进入休眠状态；

所述唤醒时间的设计具体为：

相邻簇首间的唤醒时间T_shedule需要满足下面条件：

T_schedule＞δ+T_{offset_max}

其中，δ表示簇首接收数据需要的处理时间，包括除前导码外的数据传输时间和驻留时间Dwell Time；T_{offset_max}表示发送端和接收端的最大时钟偏差，由同步周期和簇首和簇成员的频偏决定；

利用簇首和簇成员的地址ADDR指示簇首和簇成员的位置信息，簇首和簇成员的唤醒时间被设置成：

T_wake＝n×T_{duty_cycle}-((ADDR+1)＞＞1)×T_schedule

其中，T_wake表示簇首或者簇成员的唤醒时间，T_schedule表示相邻簇首间的唤醒时间，T_{duty_cycle}表示簇首或者簇成员的占空比，ADDR表示簇首或者簇成员的地址。

2.根据权利要求1所述的面向链式无线传感器网络的混合介质访问控制方法，其特征在于，所述后继簇为远离Sink的方向，当前簇首的相邻簇首。

3.根据权利要求1所述的面向链式无线传感器网络的混合介质访问控制方法，其特征在于，所述簇内收集阶段和/或数据转发阶段需要三个时隙完成网络传输调度并使所有簇成员与相邻簇同时发送的数据不产生碰撞。

4.根据权利要求1所述的面向链式无线传感器网络的混合介质访问控制方法，其特征在于，所述每个簇成员发送数据的过程包括：

将时隙二次等分为多个小时隙；

基于地址命名算法的小时隙分配过程；簇成员按照addr值从小到大的顺序选择相应的小时隙发送数据；

所述addr值为：簇成员加入网络时，被分配的簇内地址addr∈[1,Ni]，其中Ni表示第i个簇内的簇成员的数量。