[发明专利]增强负载适应能力的无线传感器网络随机多址接入方法

说明书

本发明公开了增强负载适应能力的无线传感器网络随机多址接入方法，包括：将无线传感器网络中的终端节点划分为多簇，为每一簇终端节点设置簇头节点，并为所有簇头节点设置汇聚节点，终端节点通过所在簇的簇头节点将数据发送给汇聚节点；将每一簇内的终端节点的数据发送机制设置为第一随机多址接入机制，将每一簇的簇头节点的数据发送机制设置为第二随机多址接入机制；汇聚节点向各簇的簇头节点广播信标帧进行时间同步；其中，第一随机多址接入机制和第二随机多址接入机制均为ALOHA机制或CSMA机制，且第一随机多址接入机制为CSMA机制时，第二随机多址接入机制为CSMA机制。本发明能够增强对大负载的适应能力。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及增强负载适应能力的无线传感器网络随机多址接入方法。

背景技术

在无线传感器网络中，多节点同时接入信道发送数据时会造成数据的碰撞和冲突，导致通信系统的信道利用率和吞吐率降低。媒体介入控制(Media Access Control，MAC)协议负责通信资源的分配调度，保障无线传感器网络中节点高效的接入共享信道资源。

目前大多数MAC协议解决方案都是基于时隙ALOHA和CSMA的工作机制的，ALOHA和CSMA是两种经典的随机多址接入机制，其中ALOHA是完全随机多址接入机制，CSMA是载波侦听随机多址接入机制。

ALOHA机制成功的解决了节点公用信道的接入问题，但是终端节点不进行信道检测直接发送数据，导致系统的吞吐性能低，并且随着负载的增大，数据碰撞概率急剧增大，导致系统的数据发送成功率快速降低。系统在大负载的情况下信道利用率、吞吐性能极低。

CSMA机制在数据发送前检测信道状态后再决定是否发送数据，在一定程度上降低了数据的碰撞概率，但是随着信道负载的不断增加，系统的碰撞概率也将不断的增加，数据发送成功率随着负载的增大快速下降，系统在大负载的情况下性能欠佳，系统对负载的适应能力差。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供增强负载适应能力的无线传感器网络随机多址接入方法，能够增强对大负载的适应能力。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供增强负载适应能力的无线传感器网络随机多址接入方法，包括：将无线传感器网络中的终端节点划分为多簇，为每一簇终端节点设置簇头节点，并为所有簇头节点设置汇聚节点，所述终端节点通过所在簇的簇头节点将数据发送给汇聚节点；将每一簇内的终端节点的数据发送机制设置为第一随机多址接入机制，将每一簇的簇头节点的数据发送机制设置为第二随机多址接入机制；所述汇聚节点向各簇的簇头节点广播信标帧进行时间同步；其中，所述第一随机多址接入机制和第二随机多址接入机制均为ALOHA机制或CSMA机制，且所述第一随机多址接入机制为CSMA机制时，所述第二随机多址接入机制为CSMA机制。

优选的，所述簇头节点为簇内的一个终端节点。

优选的，所述簇头节点和汇聚节点由电源供电，所述终端节点由电池供电。

优选的，还包括：所述汇聚节点成功接收簇头节点发送的数据后，通过网关将数据上传到互联网。

区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：通过将无线传感器网络中的终端节点划分为多个簇，每个簇设置簇头节点，终端节点将采集到的数据发送到簇头节点，簇头节点转发数据到汇聚节点，簇内数据发送采用第一随机多址接入机制，簇间数据发送采用第二随机多址接入机制，进而构成双层的树状网络，从而能够增强对大负载的适应能力，相比终端节点直接向汇聚节点发送数据，可以适应不同系统的要求，减轻汇聚节点的压力，同时提高随机多址接入协议的性能。

附图说明

图1是ALOHA机制接入示意图。

图2是CSMA机制接入示意图。