[发明专利]一种同步无线传感器网络的MAC协议通信方法与装置

权利要求书

1.一种同步无线传感器网络的MAC协议通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

网络初始化：将节点的一个循环工作周期依次分为同步时段T_sync、忙音侦听/发送时段T_tone、周期信道预约时段T_rc和睡眠时段T_sleep；

在同步时段T_sync：进行同步；

在忙音侦听/发送时段T_tone：侦听信道，若有数据需要发送且信道空闲，则设置节点为源节点；若有数据发送且信道忙、或者无数据发送且信道忙，则设置节点为候选中继节点；若无数据发送且信道空闲，则设置节点为睡眠节点；源节点发送忙音信号，候选中继节点在侦听到忙音信号后也发送忙音信号；

在周期信道预约时段T_rc：源节点和候选中继节点侦听信道，源节点发送信道预约帧RCF；候选中继节点根据侦听的信道预约帧RCF信息竞争中继节点，中继节点更新信道预约帧RCF并发送更新后的信道预约帧RCF；源节点和中继节点设置对应的进入睡眠时段后的睡眠延迟时间T_delay；

在睡眠时段T_sleep：在睡眠延迟时间T_delay后，源节点发送数据，中继节点接收并发送数据。

2.根据权利要求1所述的一种同步无线传感器网络的MAC协议通信方法，其特征在于，在周期信道预约时段T_rc，源节点若侦听到信道忙，则设置该源节点为候选中继节点。

3.根据权利要求1所述的一种同步无线传感器网络的MAC协议通信方法，其特征在于，候选中继节点通过比较侦听的信道预约帧RCF信息中包含的跳距Hop与当前节点距离SINK节点的跳距H竞争中继节点，若Hop大于H，当前节点成为中继节点。

4.根据权利要求1所述的一种同步无线传感器网络的MAC协议通信方法，其特征在于，所述网络初始化具体为：在网络初始化时段T_init：由SINK节点发起，确定网络节点距离SINK节点的跳距；设置节点的工作周期T、启动工作时间t_start、每个周期的同步时间T_sync、周期忙音侦听/发送时间T_tone、周期信道预约时间T_rc和周期睡眠时间T_sleep，并更新网络节点到SINK节点的跳距H。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种同步无线传感器网络的MAC协议通信方法，其特征在于，忙音侦听/发送时段T_tone的具体方法为：

节点进入忙音侦听/发送时段T_tone后，设置并启动对应忙音侦听/发送时段T_tone时间的计时器T₂，激活处于侦听状态；

若节点有数据需要发送，则在时间窗[0，T_CS]内随机产生一个退避时间T_r-1,节点对信道侦听T_r-1时间；侦听结束后，若节点侦听信道空闲，则立即发送持续时间为T_CS的忙音信号，并将节点设置为源节点，发送忙音信号结束后节点进入睡眠状态直至计时器T₂计时结束；若节点侦听信道忙，则在侦听信道忙的持续时间为T_CS后，立即发送一个持续时间为T_CS的忙音信号，并将节点设置为候选中继节点，发送结束后节点进入睡眠状态直至计时器T₂计时结束；

若节点没有数据需要发送，节点侦听信道为忙的持续时间为T_CS，则节点立即切换进入发送状态，发送一个持续时间为T_CS的忙音信号，并将节点设置为候选中继节点，发送忙音时间结束后节点进入睡眠状态直至计时器T₂计时结束；若节点侦听到的忙音信号持续时间小于T_CS，则节点继续执行侦听直至计时器T₂计时结束；若计时器T₂计时结束，没有侦听到任何信号，则将节点设置为睡眠节点。