发送端启动的异步无线传感器网络MAC协议

摘要

本发明公开了一种发送端启动的异步无线传感器网络MAC协议，采用了前导短帧技术，网络中的传感器节点欲发送数据时，首先采用清除信道访问机制判断信道是否空闲，确认信道无通信任务后发送一定数量的前导短帧(UF帧)，每个处于工作状态的邻居节点周期性监听信道，当检测到以自己为目标节点的第一个UF帧后，向发送方发送确认帧并进入接收状态等待接收数据。发送方采用“间隔前导”机制在每两个UF帧发送的间隔时隙内等待确认帧，收到确认帧后立即停止发送UF帧，进入发送数据状态。本发明充分匹配了无线传感器网络的特性，可以有效地降低网络的能量消耗，减少网络碰撞，降低网络延迟。

主权项

发送端启动的异步无线传感器网络MAC协议，其特在于：将发送方的前导同步信号分解成n个前导短帧发送，即分解成n个UF帧发送，目标传感器节点收到UF帧后向发送方发送确认帧以实现同步，具体包括如下步骤：(1)发送方传感器节点在发送数据帧之前发送前导短帧，在发送前导短帧前，首先判断信道是否空闲：若判断信道空闲，唤醒该接收方传感器节点至接收状态，发送方传感器节点进入发送状态并向该接收方传感器节点发送前导信号；否则，判断信道忙，发送方传感器节点退避一段时间后，直接进入发送状态并向该接收方传感器节点发送前导信号；(2)发送方传感器节点发送的前导信号，通过将发送方的前导同步信号分解成n个前导短帧，即分解成n个UF帧，每个UF帧均包含了目标传感器节点的地址；当接收方的某一个传感器节点从休眠中被唤醒并接收到一个UF帧的时候，对该UF帧中包含的目标传感器节点的地址进行查看：若发现自身是非目标传感器节点，则该传感器节点迅速返回休眠状态并休眠至少一个完整的发送周期，之后再重新进入低能量侦听状态，即进入休眠与侦听交替的状态；若发现自身是目标传感器节点，则保持接收状态直至接收到整个数据帧；(3)发送方传感器节点在发送前导短帧时，采用间隔前导机制，即在每连续的两个UF帧之间插入一段停顿时隙，在停顿时隙期间发送方传感器暂停发送UF帧，在停顿时隙发送方传感器进行信道侦听；目标传感器节点在接收到第一个UF帧后发送确认帧，发送方传感器节点在停顿时隙期间接收到确认帧后，立即停止发送UF帧，开始向目标传感器节点发送数据帧，直至发送完整个数据帧；在发送方传感器节点发送完整个数据帧后进入休眠与侦听交替的状态；目标传感器节点接收到整个数据帧后进入休眠与侦听交替的状态。