流量自适应的无线传感器网络信道接入控制方法

摘要

本发明涉及一种流量自适应的无线传感器网络信道接入控制方法，适用于多跳的无线传感器网络。在网络初始化时，节点之间先要同步以组成虚拟簇，每个节点采用周期性的侦听睡眠机制来尽可能地处于睡眠状态以降低节点能量的消耗。在同一个虚拟簇内，节点之间保持同一个侦听睡眠调度，同时开始侦听时间。节点间收发数据时采用RTS/CTS/DATA/ACK机制来进行可靠传输，还根据自己队列中排队的分组数目来预测网络流量的变化，自适应地调整占空比，降低分组的传输时延。同时采用自适应侦听机制来减小由于节点睡眠而引起的等待时延。本发明方法在不同的网络流量情况下都能获得较低的时延，在能耗和吞吐量性能方面也得到了一定的改善。

主权项

1、一种流量自适应的无线传感器网络信道接入控制方法，其特征在于包括如下具体步骤：1)在网络的初始建立时刻，节点之间先要同步以组成虚拟簇，每个节点采用周期性的侦听睡眠机制来尽可能地处于睡眠状态以降低节点能量的消耗，在同一个虚拟簇内，节点之间保持同一个侦听睡眠调度，同时开始侦听时间；建立虚拟簇的过程如下：当一个节点醒来时，先侦听一段时间，如果在这段时间内没有收到其它节点发的同步帧，这个节点就建立自己的簇，并把簇的信息通过同步帧广播出去，同步帧内包含了下一个侦听周期开始的时间；如果节点收到了其它节点发来的同步帧，就加入这个同步帧所属的簇，然后也广播自己的同步帧；如果一个节点有自己所属的簇，同时收到别的簇发来的同步帧，节点就采用两个调度，在这两个簇的侦听期间开始的时候这个节点都要醒来；同一个虚拟簇内的节点都同时醒来，接收节点和发送节点同时处于侦听期间并可收发数据；2)在网络的稳定时刻，节点间采用RTS/CTS/DATA/ACK机制来进行可靠数据传输，并采用自适应侦听机制来减小因节点睡眠而引起的等待时延；发送节点的邻居节点在收到RTS后，接收节点的邻居节点在收到CTS后，如果自己不是此次通信的参与者，节点将进入睡眠；在此次通信完成后，这些邻居节点将醒来，自适应侦听一段时间；如果该邻居节点是接收节点的下一跳节点，则可以立即进行数据的转发，而不需要等待下一个侦听周期的到来；如果节点在这段侦听时间内没有收到任何信息，则进入睡眠状态；在网络运行的同时，节点根据自己队列中排队的分组数目来预测网络流量，自适应地调整占空比，在网络流量小的时候，保持占空比较小且固定的周期性侦听睡眠机制，在网络流量变大的时候，自适应地提高占空比以减小时延；当网络中流量变大、队列中排队的分组数目增多时，把原来一个侦听睡眠周期根据分组数目划分为几个短的侦听睡眠周期，在每个短周期内，节点都能收发数据。