一種無線傳感器網絡多速率自適應退避方法
2023-05-30 13:02:11 1
專利名稱：一種無線傳感器網絡多速率自適應退避方法
技術領域：
本發明涉及物理層提供多速率能力的無線傳感器網絡技術領域，解決了由於多速率傳輸導致的數據衝突增加、競爭窗口值始終較大的問題，能顯著提高網絡吞吐量並降低傳輸時延。特別是一種無線傳感器網絡多速率自適應退避方法。
背景技術：
在無線傳感器網絡中，共享信道是非常有限的資源，所以一個有效的MAC (MediumAccess Control)協議對無線傳感器網絡具有重要意義。由於無線傳感器網絡的特殊性，蜂窩移動通信系統中使用的有中心的信道接入技術和傳統的基於共享廣播信道的信道接入技術無法直接移植到無線傳感器網絡中。IEEE 802.11 MAC協議DFWMAC (DistributedFoundation Wireless Medium Access Control)是目前應用最為廣泛的信道接入協議。包括IEEE 802.11標準在內的很多無線協議都採用二進位指數退避BEB (BinaryExponential Backoff)方法。每次發生衝突時,退避時間加倍；每次交互成功時,退避時間降至最小值。所以最後一次發送成功的節點具有最小的退避時間，從而在下一次競爭中處於優勢。因此，BEB方法總是給最近一次發送成功的節點以最大的競爭優先權，難以正確反映信道的爭用狀況。隨著硬體技術的快速發展，節點普遍支持物理層提供多速率的能力；為了利用物理層的多速率能力，出現了不少支持多速率的MAC和路由機制。其基本思想是對於任意兩個能夠直接通信的節點A、B，當存在一個中間節點C使得從A到B直接通信所佔用的時間大於通過中間節點C轉發的間接通信時，也即
權利要求
1.一種無線傳感器網絡多速率自適應退避方法，其特徵在於，包括具體步驟: A、節點啟動並設置射頻模塊工作在最大發射功率； B、節點以不同速率發送廣播數據包並接收相鄰節點的響應數據包； C、節點測量並記錄在不同速率條件下與其它節點的直接通信時間，並將這些時間信息發送給相鄰節點； D、節點統計接收到的響應數據包，確定度數； E、節點接收相鄰節點發送的包含節點間直接通信時間的數據包，確定連接集； F、節點根據度數和連接集的關係確定最優退避因子T.G、節點根據て確定反映網絡擁塞狀況的自適應係數！)； H、節點監聽信道上的數據發送情況，根據i對競爭窗ロ大小進行實時調整。
2.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡多速率自適應退避方法，其特徵在於，所述B步驟具體還包括: 節點按照由低到高的順序選擇不同的發送速率，發送廣播數據包； 廣播數據包的.m欄位為1，確保只有相鄰節點接收到該廣播數據包； 節點確保每ー種速率條件下，發送100個廣播數據包； 啟動節點的定時器，設 定超時時間(X論M要大於發送100個廣播數據包並接收響應數據包的時間)；超過選擇另外一種速率發送廣播數據包。
3.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡多速率自適應退避方法，其特徵在於，所述F步驟具體還包括: a)節點(記為j)更新自己的度數も和連接集; b)節點關閉射頻模塊，防止接收到的數據包對接下來的步驟產生影響； c)節點比較七和0 ■的關係； 若滿足七/2Sち，執行步驟f ;若不滿足，則繼續執行步驟d ； d)節點比較七和.的關係； 若滿足七/4SCろS七/2,執行步驟g ;若不滿足，則繼續執行步驟e ； e)將自適應退避因子賦值為Cme/2； f)將自適應退避因子賦值為CfTttax/8； g)將自適應退避因子賦值為Cbik/4； h)節點重新啟動射頻模塊。
4.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡多速率自適應退避方法，其特徵在於，所述G步驟具體還包括:節點從內存中讀取上一次的競爭窗ロ值並設冪值為g ;若CW通 > て，則g賦值為1/8 ;若て/成立,則賦值為1/4 '若CW- くてf2成立，則g賦值為1/2 ;最後確定節點的自適應係數為￡3 = 1/2s ;取こ力2的冪是從製造エ業的角度出發，通過硬體移位的方法快速實現￡ 的取值。
5.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡多速率自適應退避方法，其特徵在於，根據信息交互成功和數據碰撞兩種情形，選擇不同的退避係數，所述H步驟具體還包括: 記錄節點上一次的競爭窗口為CWmki; 記錄節點即將採用的競爭窗口為CiTsfw，CWmJ CUCW麗； 監聽信道，判斷節點上一次的信息發送是否成功； 若成功， 則確定新的競爭窗口為CWmw = maxi^C Jfmirt, D^W^m);若不成功，則確定新的競爭窗口為⑶肩=媒兩成。
全文摘要
本發明公開了一種無線傳感器網絡多速率自適應退避方法，具體包括節點啟動並設置射頻模塊工作在最大發射功率；節點以不同速率發送廣播數據包並接收相鄰節點的響應數據包；節點測量並記錄在不同速率條件下與其它節點的直接通信時間，並將這些時間信息發送給相鄰節點；節點統計接收到的響應數據包，確定度數(相鄰節點數目)；節點接收相鄰節點發送的包含節點間直接通信時間的數據包，確定連接集(一個節點的連接集，就是由那些與其直接通信比間接通信佔用更少時間的鄰居節點構成的集合)；節點根據度數和連接集的關係確定最優退避因子；節點確定反映網絡擁塞狀況的自適應係數；節點監聽信道上的數據發送情況，根據對競爭窗口大小進行實時調整，使節點的競爭窗口合理反映信道的爭用狀況。該發明適用於物理層提供多速率能力的無線傳感器網絡領域，解決了由於多速率傳輸導致的數據衝突增加、競爭窗口值始終較大的問題，能顯著提高網絡吞吐量並降低傳輸時延。
文檔編號H04W28/22GK103139834SQ201110384489
公開日2013年6月5日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者趙洪鋼, 唐浩漾, 程偉 申請人:趙洪鋼