一种高带宽效率的无线纳米传感器网络动态接入控制方法

摘要

一种高带宽效率的无线纳米传感器网络动态接入控制方法，通过新接入节点与中继节点的低复杂度互动步骤以及中继节点上的简单计算来完成接入节点的接入控制，包括步骤：新的接入节点通过发送一个接入请求控制包来通知中继节点有新的数据流需要中继；中继节点一旦收到接入请求控制包，计算出各个接入节点包括新接入节点的第一个比特符号发送时刻和连续发送的比特符号数目，并给每个接入节点发送一个控制包来通知这两个参数。本发明既能做到无冲突，而且具有较高的带宽利用率和发送效率。

主权项

一种高带宽效率的无线纳米传感器网络动态接入控制方法，其特征在于：所述动态接入控制方法包括以下步骤：1)接入节点操作，过程如下：(1.1)给中继节点发送一个接入请求控制包来通知中继节点本节点有数据流要发往中继节点；(1.2)接收来自中继节点的回复控制包，然后从该回复控制包中读出中继节点所指定的开始发送时刻t和本节点接入速率r，t和r是由中继节点确定好并写入回复控制包里的；(1.3)在时刻t开始，以T为周期，在每个周期的开始时刻连续发送r个比特符号，周期内发送完这r个比特符号后的剩余T‑r×T_s时间内不发送任何比特符号，即保持发送电路空闲，其中T_S是物理层发送一个调制符号所消耗的时间，T是根据网络时延要求等方面而预先设置好的值，它是T_S的整数倍的值；(1.4)在数据发送过程中，如果某个周期的空闲时间内接收到来自中继节点的控制包，则跳到步骤(1.2)；2)中继节点操作，过程如下：(2.1)接收接入节点所发送的接入请求控制包，更新接收节点个数参数i:i←i+1，i在网络刚部署或节点重启的时候初始化为0；(2.2)令如果N_i＜2，则跳到步骤(2.6)来结束操作并且不给接入节点回复任何控制包以表示拒绝其接入请求，如果N_i≥2则进行下一步操作；(2.3)根据公式(1)求出控制包接入速率r，其中，α为占空比，占空比α的值的确定过程如下：首先，α＜0.5以保证不同接入节点往中继节点的符号不会冲突，且保证中继节点可用来转发数据的时间大于接收数据所耗时间即能把收到的数据都转发出去；其次，满足以保证接入节点的空闲状态时长足够长，让中继节点有足够时间来发送控制包给接入节点，其中T_pkt是控制包发送所消耗的时间；(2.4)令其中t是本中继节点将会收到下一个比特符号的时刻；(2.5)取k＝1；(2.6)如果k＞i则跳到步骤(2.8)；如果k≤i则新建一个记录着t_k值与r值的速率更新控制包，并将该控制包发送给i个接入节点中尚未接收速率更新控制包的节点；(2.7)k←k+1并跳回到步骤(2.6)；(2.8)等待接收发自接入节点的数据包，当接收完某个接入节点的所有信息后，令i←i‑1；(2.9)结束。