无线体域网的保护时隙自适应分配及性能评价方法

摘要

本发明的无线体域网的保护时隙自适应分配方法，包括：a).设定0,1,…,K表示的K+1个优先级数；b).设定非常高VH、高H、中等M、低L和非常低VL五个流量状态；c).设定保护时隙启动阈值T_th；d).分配优先级数和设置流量状态；e).如有GTS请求或数据发送，则提升流量状态和降低优先级数；否则，降低流量状态和升高优先级数；f).如果有小于启动阈值的优先级数存在，则给具有最小优先级数的节点分配GTS资源。本发明的自适应分配方法，提高了GTS资源的使用效率，提高了网络吞吐量；很好地预测各个节点GTS资源的使用情况，避免了低优先级的节点长时间不能使用GTS资源的缺点，保证了无线体域网紧急数据传输的实时性、可靠性和公平性。

主权项

一种无线体域网的保护时隙自适应分配方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：a).设定优先级数，设无线体域网为由一个协调器和N个传感器节点组成的星型网络拓扑结构，传感器节点的优先级数在0,1,…,K表示的K+1个优先级数中取值，优先级数为正整数；传感器节点的优先级数越大代表该节点的优先级越低，优先级数越小代表该节点的优先级越高；b).设定流量状态，将所有传感器节点的流量状态分为五级，分别为非常高VH、高H、中等M、低L和非常低VL；初始状态下，所有节点的流量状态均设置为非常低VL；c).设定保护时隙启动阈值，根据公式(1)设定保护时隙GTS启动的阈值T_th：T_th＝Kc^1/BO       (1)其中，c为常数，且0＜c≤1；K为步骤a)中设定的优先级数的最大值；BO是与超帧长度BI和活跃阶段长度SD相关的参数：$\begin{array}{c}\mathrm{BI}=\mathrm{aBaseSuperframeDuration}\times 2^{\mathrm{BO}}\\ \mathrm{SD}=\mathrm{aBaseSuperframeDuration}\times 2^{\mathrm{SO}}\end{array}---\left(2\right)$其中，0≤BO≤14，0≤SO≤BO≤14；d).分配优先级数，初始状态下，所有节点被随机分配一个优先级数，假定第n个节点对应的优先级数是P_rn，0≤P_rn≤K；e).优先级数和流量状态的调整，在当前超帧中，如果节点成功发送一个GTS请求或者使用已分配的GTS资源发送数据，则按照如下规则提升流量状态和降低优先级数，以提高节点的优先级：如果节点当前流量状态为非常低VL，则将其提升至中等M，优先级数除以8之后下取整；如果节点当前流量状态为低L，则将其提升至高H，优先级数除以4之后下取整；如果节点当前流量状态为中等M，则将其提升至非常高VH，优先级数除以4之后下取整；如果节点当前流量状态为高H，则将其提升至非常高VH，优先级数除以2之后下取整；如果节点当前流量状态为非常高VH，则保持非常高VH的流量状态，优先级数除以2之后下取整；在当前超帧中，如果节点没有发送GTS请求或者已分配的GTS资源没有使用，则按照如下规则降低流量状态和升高优先级数，以降低节点优先级：如果节点当前流量状态为非常高VH，则将其降低至高H，优先级数取当前优先级数加1和最大值K之中的最小值；如果节点当前流量状态为高H，则将其降低至中等M，优先级数取当前优先级数加2和最大值K之中的最小值；如果节点当前流量状态为中等M，则将其降低至非常低VL，优先级数取当前优先级数加3和最大值K之中的最小值；如果节点当前流量状态为低L，则将其降低至非常低VL，优先级数取当前优先级数加3和最大值K之中的最小值；如果节点当前流量状态为非常低VL，则保持其非常低VL的流量状态不变，优先级数取当前优先级数加3和最大值K之中的最小值；f).优先级数与启动阈值的比较，判断是否有满足不等式(3)的节点存在：min{P_r1,P_r2,...,P_rN}≤T_th      (3)如果有满足不等式(3)的优先级数存在，且当前超帧中有频段用于GTS分配，则在当前超帧中给具有最小优先级数的节点分配GTS资源，以供具有最大优先级的节点实时传输数据；当下一超帧到来时，跳转执行步骤e)。