[发明专利]优化访问无线传感器网络信道的方法及系统

权利要求书

1.一种基于混合MAC协议的优化访问无线传感器网络信道的方法，所述混合MAC协议是基于CSMA/CA协议与TDMA协议的混合，所述优化访问无线传感器网络信道的方法包括:

1)将高负载的无线传感器网络中的传感器节点分为多个组；

2)所述多个组基于所述混合MAC协议访问所述信道；其中，

2.1)每个组内的传感器节点采用CSMA/CA协议的竞争方式单独访问所述信道；

2.2)各组间的传感器节点采用TDMA协议的调度方式共享访问所述信道；

所述步骤1)是根据各个传感器节点接入无线传感器网络时间的不同为每个节点分组；

所述步骤2.2)包括：当一组传感器的节点基于CSMA/CA协议的竞争方式访问信道时，不属于该组的传感器节点进入睡眠模式，直到属于本组的TDMA协议的同步信号唤醒传感器节点的处理器后，再以CSMA/CA协议竞争的方式访问信道。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述步骤1)包括：

1.1)在同步信号中加入在时间帧中基于CSMA/CA方式传输数据的传感器节点地址；

1.2)每当有一个传感器节点接入网后，就将该接入的传感器节点的地址加入到组中；

1.3)当组地址的起始位置大于实际节点的个数时，判断该组已经满员，则分配下一组，将所述下一组地址的起始位置设置为零并为该组地址赋值；1.4)重复上述步骤1.1)至1.3)，直到将所有传感器节点分组完成。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述步骤2)的上行访问控制过程包括以下步骤：

2-a)将传感器节点请求接入无线传感器网络；

2-b)对网络地址相同的传感器节点发送同步信号；

2-c)传感器节点接收同步信号并判断所述同步信号的数据包中的组成员地址是否包含自己的地址，

当传感器节点判断为不包含自己的地址时，则丢掉该数据包，继续接收同步信号，或者，

当传感器节点判断为包含自己的地址时，则随机延时，并在延时后以CSMA/CA协议方式发送数据。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述步骤2-a)包括：

所述传感器节点向汇聚节点发送请求入网的命令；

当允许新节点加入网络时，汇聚节点通知该新节点已成功接入网络；

将该新加入的传感器节点的地址加入到所述汇聚节点的传感器节点地址数组中。

5.如权利要求3所述的方法，其中，以伪随机序列为基础确定所述随机延时的最小值与最大值。

6.如权利要求3所述的方法，其中，根据伪随机序列与定时器相结合的方法生成所述随机延时的数值。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述生成所述随机延时的数值的步骤包括：

根据各个传感器节点的地址为所述各个传感器节点的定时器赋予初始随机值，根据所述初始随机值生成包含伪随机值的伪随机序列；

当处于上行访问控制过程中时，根据定时器当前的计数值与伪随机序列中选取的伪随机值确定所述随机延时的数值；

当所确定的随机延时的数值等于指定值时，再次对所述定时器赋予初始随机值；

迭代上述过程。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述步骤2)的下行访问控制过程采用多个优先级的控制方法来发送传感器节点的控制信息。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述多个优先级的控制方法包括：将需要立即处理的控制信息设置为第一优先级，将可以暂缓处理的控制信息设置为第二优先级，将最后处理的控制信息设置为第三优先级。

10.如权利要求9所述的方法，其中，

具有第一优先级的控制信息选择在传感器节点以竞争方式接入信道的时间段内发送；

具有第二优先级的控制信息选择在为网络扩展而预留的时间段内发送；

具有第三优先级的控制信息选择将其打包在同步信号的数据中发送给传感器节点；

其中，将传感器节点以竞争方式进入信道的时间加上为网络扩展而预留的时间，得到每帧的时间。

11.如权利要求1所述的方法，其中，所述步骤2.2)包括：通过同步信号，使得多个传感器节点组分时发送数据。