[发明专利]一种面向多个无线体域网共存的双层多信道调度MAC协议

权利要求书

1.一种面向多个无线体域网共存的双层多信道调度MAC协议，其特征在于：所述协议采用两层的调度方式：

在第一层，数据中心将信道分配给各WBAN，包括以下步骤：

S1.综合考虑用户优先级和服务优先级，采用APACHE方法确定各WBAN的优先级，并根据优先级对各WBAN进行排序；

S2.根据各WBAN间的距离生成干扰矩阵，以获得各WBAN间相互状态信息；

S3.从高优先级到低优先级对各WBAN进行信道分配，并使可能产生干扰的WBAN使用不同的信道；

在第二层，对于每一个WBAN分配到的信道，中心节点根据该WBAN内部的传感器节点的业务优先级和数据到达率自适应分配时隙。

2.根据权利要求1所述的面向多个无线体域网共存的双层多信道调度MAC协议，其特征在于：所述步骤S3中，从高优先级到低优先级对各WBAN进行信道分配时，每一个WBAN至少拥有一条信道，并且高优先级WBAN分配到的信道多于低优先级WBAN分配到的信道。

3.根据权利要求1所述的面向多个无线体域网共存的双层多信道调度MAC协议，其特征在于：在第二层，根据各WBAN内部传感器节点的业务优先级分配时隙时，由服务优先级从高到低的顺序依次占用当前最靠前的信道时隙。

4.根据权利要求1所述的面向多个无线体域网共存的双层多信道调度MAC协议，其特征在于：在第二层，中心节点检查各个信道的时隙占用情况，选择当前被占用时隙最少的信道作为分配的第一选择，在每一个超帧的起始阶段，中心节点将调度信息存入信标帧中向所有传感器节点广播，收到信标帧后，各个节点就切换到目标信道开始与中心节点通信。

5.根据权利要求1所述的面向多个无线体域网共存的双层多信道调度MAC协议，其特征在于：所述步骤S3中，对各WBAN进行信道分配，包括以下步骤：

S3-1.将网络中各WBAN按照优先级降序排列W₁，W₂，…，W_m；

S3-2.将W₁设为当前WBAN；

S3-3.给当前WBAN分配一条未被占用的信道；

S3-4.从W₂遍历到W_m；

S3-5.将当前遍历到的WBAN W_i与之前遍历过的更高优先级WBAN W_j做比较，如果两个WBAN不存在干扰并且W_i周围的干扰WBAN并没有占用W_j占用的信道C_j，W_i就与W_j共享信道C_j，否则就给W_i分配一条新的可用信道；

S3-6.计算当前WBAN周围已占用信道数N_i；

S3-7.重复步骤S3-3～S3-6，直到N_i等于网络中最大信道数n；

S3-8.将W₂-W_m轮流设为当前WBAN，并重复步骤S3-3～S3-7，直到每个WBAN周围的信道都被利用。

6.根据权利要求1所述的面向多个无线体域网共存的双层多信道调度MAC协议，其特征在于：在第二层，各WBAN内部传感器节点的时隙分配，包括以下步骤：

S4-1.对任意优先级为UP_i，数据到达率为λ_i的传感器节点，计算在一个超帧内传输所有数据包所需的时间长度T_d：

T_d＝num×(t_p+t_ACK)+pSIFS+GT

其中，t_p为物理层协议数据单元传输时间，t_ACK为接收ACK时间，pSIFS为帧间间隔时间，GT为保护时间，num为片段编号；

S4-2.中心节点再由单个时隙长度T_slot计算出优先级为UP_i的节点分到的时隙数N_is：