[发明专利]一种适用于传感器网络协议的Beacon协调机制

摘要

本发明公开一种适用于传感器网络协议的Beacon协调机制，包括以下步骤：建立并重组PAN网络；进行Beacon发送；设备的入网与断连；进行Beacon同步；基于StartTime运行原则，协调Beacon的发送时序。多跳无线传感器网络中，不同级别的FFD发送Beacon时，容易发生Beacon碰撞问题，本发明通过引入StartTime机制来对Beacon的发送时序进行协调，可以有效降低Beacon的碰撞概率，增强网络的鲁棒性。

主权项

1.一种适用于传感器网络协议的Beacon协调机制，其特征在于，所述协调机制包括以下步骤：/n建立并重组PAN网络，其中，/n所述建立PAN网络包括以下步骤：FFD发送SetDefaultPIB为TRUE的MLME-RESET.request原语重启MAC层，active信道扫描，选取合适的PAN标识符，FFD设置macShortAddress＜0xffff，FFD发送PANCoordinator参数为TRUE的MLME-START.request原语，MAC层更新帧结构设置和信道选项，MAC层返回状态为SUCCESS的MLME-START.confirm原语；/n所述重组PAN网络包括以下步骤：协调器接收CoordRealignment参数为TRUE的MLME-START.request原语，协调器重组PAN网络，更新设置，判断设备是否正在发送Beacon，若是，则激活间接传输并确认下次使用新的设置进行发送；若否，则设备立即发送重组命令，判断重组命令是否发送成功，若是，则在Beacon中放置新的帧结构设置和信道设置进行发送，同时MAC层发送状态为SUCCESS的MLME-START.confirm primitive原语；若否，则发送状态为信道接入失败的MLME-START.confirm，上层选择重新发送MLME-START.request原语；/n进行Beacon发送，所述进行Beacon发送包括以下步骤：判断设备短地址macShortAddress是否为0xffff，若是，则FFD不能发送Beacon；若否，则FFD能够发送Beacon，当信标指数BO(Beacon Order)不为15时，FFD设备使用MLME-START.request原语进行Beacon发送，基于对FFD的判断进行不同的Beacon发送，包括以下情况：1)、判断FFD是否为协调器，若是，则进行Beacon发送；若否，则须与协调器进行通信后发送Beacon，2)、判断FFD是否为全网协调器，若是，则FFD忽略StratTime并立即发送Beacon，若否，则FFD基于StratTime计算发送时间，其中，所述基于StratTime计算发送时间包括以下步骤：若StartTime为0，则FFD立即发送Beacon，若StartTime不为0，则：1)、若FFD未接收到小于aMaxLostBeacons个连续的Beacon包，则根据所述FFD的macBeaconOrder继续发送Beacon，2)、若FFD收到了来自协调器的Beacon，则根据收到的信息重新设置Beacon发送设置，3)、若FFD没有收到来自协调器的Beacon，则发送MLME-SYNC-LOSS.indication原语至上层并立即停止发送Beacon；上层收到原语后发送MLME-START.request原语以重启Beacon的发送，收到MLME-START.request后，MAC层重新设置macPANId并将其放入Beacon包的Source PANIdentifier区，在macBeaconTxTime中记录最后一次发送Beacon帧的时间；/n设备的入网与断连，其中，/n所述设备的入网具体包括以下步骤：MAC层重启，选取PAN网络后，上层发送MLME-ASSOCIATE.request原语，获取PHY和MAC PIB参数，对macAssociationPermit进行判断，若为TRUE，则协调器允许节点入网；若为FALSE，则协调器忽略设备发来的入网请求；/n所述设备的断连具体包括以下步骤：设备发送断连命令，对TxIndirect进行判断，若为TRUE，则协调器通过间接的方式向设备发送断连命令；若为FALSE，则协调器将直接发送断连命令，判断设备是否收到断连命令，若是则设备回复ACK；若否，则判断设备已经离开网络，设备断连完成后，移除关于本PAN网络的所有参数；/n进行Beacon同步，所述进行Beacon同步包括以下步骤：设备开启接收器并在至多[aBaseSuperframeDuration*(2n+1)]内进行搜寻匹配PAN标识符的Beacon，其中n＝信标指数BO(Beacon Order)，判断搜索结果，若搜索成功，则设备将MAC头中的源地址与源PAN进行匹配，若搜索失败，则设备重复搜索，若达到最大尝试次数aMaxLostBeacons仍搜索失败，则向上层发送MLME-SYNC-LOSS.indication原语，判断Beacon包中的信息是否等于本地保存的协调信息，若是则进行下一步判断；若否，则丢弃该Beacon包，对macAutoRequest进行判断，若为FALSE，则通知上层；若为TURE且Beacon中有数据负载，则设备通知上层并对比包中Address List Field的地址，判断是否有本设备16位短地址或者64位扩展地址且macPANId相同，若是则设备开始提取间接数据；若否，则重复上述过程；/n基于StartTime运行原则，协调Beacon的发送时序，其中，所述StartTime运行原则包括：通过网络规模确定需要支持的邻节点数，基于所述邻节点数确定超帧指数SO(Superframe Order)与信标指数BO(Beacon Order)的差值，根据数据周期要求确定帧长的大致范围并进一步确定信标指数BO的值和超帧指数SO的值，若以时隙为单位进行偏移，StartTime取偏移量的整倍数，节点根据接收Beacon的时间并与StartTime相加得到发送Beacon的时间。/n