基于双重优先级的导航传感器网络MAC协议实现方法

摘要

本发明提供了一种基于双重优先级的导航传感器网络MAC协议实现方法，涉及无线通信技术领域，协议中将通信服务请求区分为周期性通信请求和按需通信请求两种，分别执行基于自适应TDMA机制的周期性通信MAC子协议和基于CSMA‑CA机制的按需通信MAC子协议；协议中采用了双重优先级机制，一方面基于通信服务的类型设定服务类型优先级，另一方面基于通信服务中不同阶段的数据包种类设定数据包类型优先级，通过该机制保证具有较高优先级的服务请求优先取得信道的接入权，进而实现具有不同时延或丢包要求的多种服务都获得具有QoS保证的通信。该发明适用于车辆、船舶、飞行器等载体的多媒体信息的远距QoS传输。

主权项

基于双重优先级的导航传感器网络MAC协议实现方法，其特征在于：采用周期性通信MAC子协议和按需通信MAC子协议，包括如下步骤：步骤A，网络进行初始化，节点根据载体的集群任务需要和邻居节点的位置信息形成单跳的簇群拓扑结构；同簇的节点选取距监控区域几何中心的距离较近和自身导航装备的解算精度较高的节点为簇首节点；簇首节点为簇内成员分配TDMA时序；TDMA时序按轮循环，每轮包括m个周期性发送帧Frame，对应着簇内的m个成员节点轮流进行数据更新的时间总和；步骤B，簇群成员在各自的周期性发送帧Frame内执行周期性通信MAC子协议，完成导航信息的周期性发送，并在周期性发送帧Frame之外保持对信道信息的监听，具体为：步骤B‑1，在TDMA时序的每轮开始，簇首节点C_CH全向广播公共管理数据包CM，进行簇内节点的时钟同步，并根据上一轮的簇群成员变更情况调整簇内成员的TDMA时序；步骤B‑2，簇群成员根据CM数据包内的TDMA时序安排重设各自的周期性发送帧Frame；步骤B‑3，簇群成员C_i在各自的周期性发送帧Frame向邻节点广播周期性交互数据包PE，i∈{1,2,...,m}；步骤B‑4，不处于周期性发送帧Frame的簇群成员依次接收其他簇群成员的PE数据包，并完成如下操作：一是从PE数据包中解码出发送节点的方位、位置、信道状况指标CSI和其他导航信息；二是利用从PE数据包中解码出的信息进行导航信息融合；步骤B‑5，当全部簇群成员均完成PE数据包的发送后，本轮的TDMA时序执行结束；步骤C，簇内成员的按需通信请求执行按需通信MAC子协议，在发送节点和目标节点的周期性发送帧之外动态嵌入到周期性通信MAC子协议中，通过设置PF校验位完成按需请求的收发操作，PF校验位由2位代码组成，具体设定为：“00”表示节点处于周期性通信的信道串听或信道空闲状态；“01”表示节点处于周期性通信的PE数据包发送状态；“10”表示节点处于按需通信的初始化或信道空闲状态；“11”表示节点处于按需通信的信道占用状态；按需通信请求动态嵌入周期性通信MAC子协议的步骤具体为：C‑1，当节点C_i接收到按需通信请求时，如果节点C_i的校验位为“00”且不存在其他按需通信请求，i∈{1,2,...,m}，节点C_i将接收并解码RTS数据包，将相关数据存储至接入时序；此后，节点C_i将执行按需通信MAC子协议的流程，并将PF位设定为“10”；C‑2，当节点C_i接收到按需通信请求时，如果节点C_i的PF位为“01”且信道忙，节点C_i将继续执行周期性通信MAC子协议，发送节点则在一个随机的滞后时段后竞争节点C_i的信道接入权；C‑3，当节点C_i接收到按需通信请求时，如果节点C_i的PF位为“00”但是存在其他按需通信请求，则多个按需通信请求发生信道争用，并转入按需通信MAC子协议的流程，进而竞争节点C_i的信道接入权；C‑4，如果节点C_i处于按需通信MAC子协议的接入流程，且DATA数据仍在传输，则节点C_i的PF位为“11”；此外，当按需通信结束后，节点C_i的PF位重设为“00”，则节点C_k转入周期性通信MAC子协议的程序。