基于无线多媒体传感器网络区分服务的媒体访问控制方法

摘要

基于无线多媒体传感器网络区分服务的媒体访问控制方法涉及无线多媒体传感器网络MAC层协议的设计，主要用于针对不同的业务提供区分服务。多媒体传感器网络存在音频、视频信息，同时有可能存在文本信息时，不同的应用要求不同的QoS，这时要求设计的MAC协议能针对不同业务提供区分服务，同时在全网范围内实现资源的有效利用。本发明方法提出了基于无线多媒体传感器网络的区分服务的MAC协议，采用根据服务等级来设定动态时隙分配方案，从而达到基于TDMA的区分服务MAC协议，通过划分多层时隙根据服务来调整时隙分配，同时动态调整服务等级，并增加不活跃节点的休眠，从而延长了无线多媒体传感器网络的寿命并提高了传感器网络的协调性和服务质量。

主权项

1. 一种基于无线多媒体传感器网络区分服务的媒体访问控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1)定义服务优先级：根据当前应用的音频，视频，文本信息的服务质量的要求，将数据延迟，数据丢包率设定相应的服务等级，即服务优先级；步骤2)定义帧结构：时分复用给每个节点分配固定的时隙用来收发数据，在此基础上设计一种帧结构，此帧结构包含3个子帧：状态子帧，分配子帧，行为子帧；步骤3)设计状态子帧：依次包含源节点号SNodeID，发送数据标志位SendFlag，数据分组大小DataSize，数据优先级标志PRI，此优先级根据步骤1)设计的服务优先级获取，时隙占用标志TimeUsed；步骤4)设计分配子帧：依次包含源节点号SNodeID，目标节点号DNodeID，数据分组编号DataNum；步骤5)设计行为子帧：包含发送数据Data；步骤6)时隙初始化：假设在此无线多媒体传感器网络中有N个节点，将步骤2)中提及的3类子帧各划成为N个子时隙，即有3*N个子时隙；宏观上按照状态State->分配Allocate->行为Action的顺序排列，微观上各子帧按各节点时隙顺序排列，子时隙i即为节点i的主时隙；步骤7)状态子帧初始化：完成状态子帧当前节点状态确认行为，若此节点有发送数据要求，填充源节点号，发送数据标志位，数据分组大小，数据优先级标志；若无数据发送要求，填充发送数据标志位，数据分组大小，数据优先级标志为0，在此期间其他节点处于休眠状态，根据时间的处理依次自动唤醒重复执行步骤7)；步骤8)完成动态时隙分配过程：根据步骤7最终得到状态子帧，设一个Action时隙能发送K个数据分组；首先定位SendFlag＝1且PRI最高的节点，查看其数据分组大小，若小于K，则确认此时隙被占用，设置TimeUsed＝1；若大于K，则表示此子时隙一次性不够发送完整个数据分组，需要占用其他时隙来进行发送，首先在其他节点的State子帧中查询SendFlag＝0且TimeUsed＝0的节点，若存在，则占用此时隙发送剩余数据，并将此时隙的SNodeID设置为当前节点的SNodeID且TimeUsed设置为1表示已经占用；若不存在，查询PRI最小，DataSize最小且TimeUsed＝0的节点，占用此节点的时隙，并设置TimeUsed＝1，并将SNodeID设置为当前节点的SNodeID；若剩余数据大小仍然超过K，则循环执行此步骤，直到所有数据都被分配到低优先级的时隙中；当时隙占用完成后，必然会有一部分优先级低的数据不能发送，仍然保存在数据发送缓冲区中，为了避免此类数据发生死锁，永远不能被发送，在下一次State状态时将优先级自提升一级以提高竞争能力；步骤9)分配阶段：所有的时隙分配信息在State帧中都有所体现；Allocate阶段即根据State子帧中的信息填充Allocate子帧结构，按照节点顺序依次访问，State子帧中SendFlag＝0的节点被访问到时仍然处于休眠状态；若当前节点号和State子帧中的SNodeID相同，假设State子帧中SNodeID的数量为n，将待发送数据包分成n份，按照节点访问顺序依次填充到Allocate子帧中对应的时隙，具体填充源节点号SNodeID，目标节点号DNodeID，数据发送编号DataNum，按照如上操作依次访问每个节点从而完成Allocate子帧分配；步骤10)行为阶段：依次访问每个当节点，当此节点对应状态子帧中SendFlag＝0时候，根据设计的休眠时间计算从而在这段时间中休眠；反之，根据Allocate对应帧的SNodeID，DNodeID和DataNum填充数据包项，同时根据DNodeID唤醒目标节点接收数据；按照如上操作访问每个节点从而完成所有节点的数据发送和数据接收。