一种跨层无线传感器网络MAC协议通信方法及系统

摘要

本发明涉及一种跨层无线传感器网络MAC协议通信方法及系统，属于无线传感器网络技术领域。本发明根据节点距离SINK节点的跳距不同，将网络划分为不同等级的区域，所有区域的节点都执行周期调度的工作方式，将每个周期分为周期数据接收时段、周期数据发送时段和周期睡眠时段，相邻区域节点的周期调度交错设置，以数据向低等级的节点传递，直至SINK节点，降低了对网络节点同步的要求，减少了每跳的数据传递等待时延；数据传递过程中利用节点的等级选择接收节点，将MAC和数据递送的路由结合在一起，因此，不需要上层路由协议的支撑，减少了控制开销，实现简单。

主权项

一种跨层无线传感器网络MAC协议通信方法，其特征在于，该通信方法包括如下步骤：1)根据无线传感器网络各节点距离SINK节点的跳距，对各节点分配一相应的等级；2)将无线传感器网络中的各节点的每个工作周期化分为数据接收时段T_R、数据发送时段T_S和睡眠时段T_sleep，且数据接收时段T_R等于数据发送时段T_S；3)设置各等级节点的启动工作时间，使相同等级区域的节点周期调度同步，使处于第i等级区域内节点的周期数据发送时段与处于第i‑1等级区域内节点的周期数据接收时段相对应，处于第i等级区域内节点的周期数据接收时段与处于第i+1等级区域内节点的周期数据发送时段相对应，其中N为节点所处的最高等级，1≤i≤N‑1；4)当节点处于工作周期的数据接收时段时，设置一个最大空闲侦听时间，在该侦听时间内，判断侦听到的RTS消息内容中节点的等级是否大于该节点的等级，当且仅当RTS消息中包含的节点等级比当前接收节点的等级大1时，则节点在信道空闲时接收信息，否则该节点丢弃该RTS消息直接进入睡眠状态，直至该数据接收时段结束；5)当节点处于工作周期的数据发送时段且有数据需要发送时，侦听信道并在信道空闲时发送数据，否则节点进入睡眠状态，直至当前周期数据发送时段时间结束；该方法将MAC和数据递送的路由结合在一起，不需要上层路由协议的支撑，减少了控制开销；所述各等级节点的启动工作时间为T_im，T_im＝t₁+(N‑i)T_S‑R其中，i为节点所处的等级，T_S‑R为节点周期持续接收数据或周期持续发送数据时段的时间，T_R＝T_S＝T_S‑R，N为节点所处的最高等级，t₁为网络开始周期工作的初始时间，由网络初始化阶段的工作持续时间确定，t₁＝t₀+T_gt₀是网络开始初始化时SINK节点的时间，T_g是网络初始化阶段所使用的时间，由用户设置。