分布式無線傳感器網絡競爭接入周期多級配置方法
2023-06-06 06:23:26
專利名稱：：分布式無線傳感器網絡競爭接入周期多級配置方法分布式無線傳感器網絡競爭接入周期多級配置方法
技術領域：
本專利適用於環境監控、軍事國防、工農業生產、城市管理等一系列新型分布式的無線傳感器網絡應用中。特別是網絡負載不大，實時性要求不高的應用場合中，可以大大提高系統能耗效率，具有十分重要的現實意義。
背景技術：
：在無線網絡無處不在的今天，人們生活的很多方面因為無線通信而發生極大的改變。然而現今的無線網絡大多都採用的是點對多點的通信方式，無論是蜂窩通信的基站與終端，還是無線區域網的AP與終端都是這種形式。這樣的通信方式或者說拓撲結構具有簡單可靠的特點，但覆蓋範圍和網絡擴展的靈活性卻很有限，為改善這一缺陷，無線通信領域興起了一個新的研究熱點一一無線Mesh網絡。在無線Mesh網絡中，節點之間構成網狀結構，可以互相通信而不必通過中心節點。傳統星型網絡在操作與維護的費用、安裝與擴容的速度、位置的適應性、可測量性等均存在著諸多不足。而點對點的網狀網絡對以上這些指標的性能將會有較大的提高。由於Mesh結構無線網絡的眾多優點使其的應用領域越來越廣泛。包括WLAN的IEEE802.11、WPAN的IEEE802.15、以及WMAN的IEEE802.16等眾多標準化組織都在成立了專門開發支持Mesh結構的工作組。本專利主要針對低速WPAN的Mesh功能擴展。WPAN是移動中的網絡，只能採取無線接入，而且要求自動接入，而其它的區域網大多屬於固定網絡，既可以採用無線，也可以採用有線方式互連。WPAN的目的是"解決最後的幾米電纜"的問題，同時"將無線聯網進行到底"。IEEE專門為WPAN成立了IEEE802.15工作組，目標是提供簡單、低耗能、短距離的無線通信標準。它又分為幾個重點研究小組，其中的IEEE802.15.3關心的是高速或超高速的WPAN開發；IEEE802.15.4主要針對低速率、低功耗、低成本的LR-WPAN的開發；而IEEE802.15.5的目標是為WPAN提供Mesh結構的支持，包括低速和高速兩部分。我們首先來了解IEEE802.15,4MAC協議'〗。在IEEE802.15.4MAC協議中提供兩種工作模式信標使能和非信標使能。在非信標使能的網絡中，節點之間通過非時隙的CSMA/CA退避機制接入信道，可以支持點對點的通信模式，但由於節點間沒有建立時間同步，節點的空閒偵聽而導致了大量的能量消耗。我們知道，在低速的無線個域網中，設備大多基於電池供電，能耗是一個十分嚴峻的問題。而空閒偵聽問題會使設備在沒有數據傳輸時消耗大量的能量，從而導致設備很快的失效。因此非信標使能的通信機制並不是一種高效的通信機制。在信標使能的IEEE802.15.4MAC協議在只支持星形組網。大量的節點通過一個協調器構成一個星形網絡，其中協調器稱為Coordinator,與其相關聯的每一個節點稱為一個DEV。協調器為網絡提供基本的定時和中心控制功能。DEV間的通信都要通過Coordinator它是一種高效率、低能耗、簡單易布置的工作模式，可以說，信標機制是IEEE802.15.4協議的一個重要特徵，但是由於其只能工作在星形網絡拓撲結構下，並不能為Mesh結構的點對點網絡提供支持。由於非信標使能的網絡不能為分布式的Mesh網絡提供高效的信道接入機制。文獻[31中提出了一種多信標的超幀結構以支持無線個域網的Mesh組網需求。這種超幀結構基於IEEE802.15.4標準。但與IEEE802.15.4中的超幀結構相比，多信標的超幀結構在信標期是不同，即超幀中的信標期由多個信標組成。每個設備都可以在超幀期擁有一個專屬的信標時隙，該時隙由設備所專屬，用以發送本設備的信標幀。其他設備都不能佔有該時隙。這樣，可以使設備之間實現點對點的通信。多信標的超幀結構中的競爭接入期依然採用IEEE802.15.4標準中的帶衝突避免的載波監聽多址接入(CSMA/CA,CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance)機制，這種機制基於非堅持CSMA/CA算法。雖然多信標的超幀結構可以為Mesh組網提供支持，但是其競爭接入期卻存在兩個問題"空閒偵聽"問題和"互相退避"問題。空閒偵聽問題我們前面己有介紹，下面對競爭接入期的"互相退避"問題進行簡要闡述。IEEE802.15.4協議中的競爭接入期時段採用的是CSMA/CA機制是基於非堅持的CSMA/CA算法。非堅持的CSMA/CA可以減少碰撞的發生並實現節能。在這種方式中，有數據要發送的節點首先偵聽信道，如果信道空閒，就立即發送；如果信道忙，節點就立即進行退避，節點在退避的過程中不偵聽信道的狀況，而是在退避計數器減小到0的時刻，進行信道估計，判斷信道的忙閒狀況，如果空閒則發送數據，否則，繼續以一個更大的時間進行退避。"互相退避"問題是由於非堅持的CSMA/CA算法的自有特性造成的。我們考慮這樣的場景設備B和C同時有數據需要發送對方，競爭接入期開始後，B和C同時開始競爭信道，開始退避。假設設備B先於C完成退避，B會在退避計數器為0的時候估計信道狀態，發現信道空閒，則開始發送。但是由於設備C此時處於退避狀態，無法接收B向自己發送的數據，導致設備B頻繁的退避重發；同樣由於B處於退避狀態，無法接收C發送的數據。這就導致B和C兩個設備互相退避重傳，直到其中一個結束整個發送過程。我們把這種問題稱之為"互相退避的問題"。互相退避問題導致了頻繁退避重傳的發生，極大地影響了數據傳輸的效率，浪費了網絡傳輸帶寬，增加了丟包的概率。本發明主要是針對多信標超幀結構在競爭接入期中存在的問題，提出了一種新穎的多級配置的競爭接入機制。在Mesh拓撲結構下，可以有效地改善競爭接入期"空閒偵聽"問題和"互相退避"問題，並提高能耗效率，吞吐率性能。參考文獻[1]IEEE802.15.42003:WirelessMedi咖AccessControl(MAC)andPysicalLayer(PHY)SpecificationsforLow-RaeWirelessPersonalAreaNetworks(LR-WPANs)[S].USA:TheInstituteofElectricalandElectronicsEngineers,Inc，2003[2]DS.Chan,T.Berger,R.Bridgelall,"EnergyEfficiencyofCSMAProtocolsforWirelessPacketSwitchedNetworks"，WCNC2004.[3]Ho-InJeonandYeonsooKim,"BOPLocationConsiderationsandBeaconSchedulingforBackwardCompatibilitytoLegacyIEEE802.15.4Devices",IEEE802.15-06-0351-00-0005，20July.2006.[4]TRPark,THKim,JYChoi,S.Choiand冊Kwon，"ThroughputandenergyconsumptionanalysisofIEEE802.15,4slottedCSMA/CA"，IEEEElectronicsLetters,vol.41,issue18,pp.1017—1019,Sept.2005.
發明內容技術問題本發明的目的是提出一種分布式無線傳感器網絡競爭接入周期多級配置方法，在基於Mesh結構的分布式無線傳感器網絡中，可以達到更佳的能量效率。技術方案本發明首先定義縮略語和關鍵術語LR-WPAN低速無線個人區域網絡WSN無線傳感器網絡MAC媒體接入控制CSMA/CA載波偵聽多點接入/衝突避免CAP競爭接入周期CFP非競爭接入器GCAP優先競爭接入周期Beacon信標CCA空閒信道估計FFD全功能設備BOP信標期PNC微微網協調點MPNCMesh網絡協調器WLAN無線區域網WMAN無線城域網為了達到上述目的，我們提出了一種競爭接入期多級配置方法-—有保證的CAP(GuaranteedContentAccessPeriod)機制，如圖1所示本方案把超幀中的競爭接入期分成若干個，小的二級競爭接入期時隙，稱之為有保證競爭接入周期(GCAP，GuaranteedCAP),並為每一個發送信標的設備分配這樣一個GCAP。每個設備在自己的GCAP時段內，不去嘗試競爭接入信道，而是像星形網絡中的協調器一樣，打開自己的接收機，等待其他相鄰設備發送的數據或數據請求。在這段時間裡，其上層到達的數據按照目的地址放到相應得緩存隊列裡。在鄰居的GCAP時段,如果設備此時有目的地址為該鄰居的數據分組或數請求需要發送，則採用CSMA/CA機制競爭接入信道；如果設備此時沒有數據要發送給該鄰居，即自己的緩存隊列裡沒有目的地址為該鄰居的分組時，設備進入休眠狀態以節省能耗，直到當前GCAP時段結束，否則，就開始利用CSMA/CA機制競爭信道，並發送相應的數據幀或者數據請求幀。我們假設網絡中的設備已經取得了超幀同步，在建立了超幀同步後每個設備通過接收相鄰設備的信標幀獲得相鄰設備的GCAP的相關信息。在單跳網絡中，只包括該鄰居設備所佔用的GCAP的位置及長度；在多跳的Mesh網絡中，除了該設備自己的GCAP需要在信標幀的負載中說明以外，還需要記錄其一跳鄰居的所佔用的GCAP信息。下面我們主要介紹多跳Mesh網絡中的情況。多跳Mesh網絡中的信標幀負載中包括如下信息，如表l:表l多信標超幀中的信標負載tableseeoriginaldocumentpage8其中MyGCAP表示該設備自己佔用的GCAP時段，而Neighbors，GCAP表示該設備所有一跳鄰居所佔用的GCAP時段。該設備通過相鄰設備的信標幀中的GCAP佔用情況，在當前的CAP時段選擇一個可用的GCAP時段，並通過自己的信標幀將其通知所有相鄰設備。本發明的分布式無線傳感器網絡競爭接入周期多級配置方法包括競爭接入周期的多級配置方法和配置完成後的對待發送數據的處理方法a.競爭接入周期的多級配置方法分布式無線傳感器設備根據被動/主動信道掃描時接收到的鄰居設備的信標幀，獲取多級配置競爭接入周期同步信息，信標幀攜帶的信息包括超幀同步信息和有保證競爭接入周期同步信息；超幀同步信息包括信標期開始/結束時間、競爭接入期開始/結束時間、非競爭接入期開始/結束時間以及非活躍期開始/結束時間；有保證競爭接入周期同步信息包括信標幀源設備地址及其佔用的有保證競爭接入周期的開始/結束時間和該信標幀的源設備的一跳鄰居設備佔用的有保證競爭接入周期的開始/結束時間；根據上述同步信息，建立有保證競爭接入周期佔用情況表，有保證競爭接入周期佔用情況表包括競爭接入周期中每個一跳鄰居設備地址及其佔用的有保證競爭接入周期的起始/結束時間以及被一跳鄰居的鄰居佔用的有保證競爭接入周期的起始/結束時間；除了上述已被佔用的有保證競爭接入周期，剩餘的未被其一跳鄰居和一跳鄰居的鄰居佔用的有保證競爭接入周期設置為空閒有保證競爭接入周期；設備根據以上有保證競爭接入周期佔用情況表，選擇當前空閒的、起始時間開始最早的有保證競爭接入周期為自己的有保證競爭接入周期，並通過自己的信標幀廣播自己的競爭接入周期同步信息，廣播的同步信息包括本設備及本設備的一跳鄰居設備的有保證競爭接入周期佔用情況；設備按照加入網絡的順序依次建立競爭接入周期的多級配置；競爭周期多級配置完成後，設備根據上述建立的多級配置競爭接入周期、有保證競爭接入周期佔用情況表以及待發送數據隊列，對待發送數據進行處理；b.對待發送數據的處理方法Pl:信標期結束，競爭接入期開始；P2:當前有保證競爭接入周期是否自己佔用？如果是，轉P3，否則，轉P4;P3:進入接收狀態，準備接收鄰居設備的數據或數據請求，等待有保證競爭接入周期結束，轉P2;P4:查看數據緩存隊列裡是否有待發送數據/數據請求需要發送給擁有當前有保證競爭接入周期的設備，如果有轉P5，否則，轉P7;P5:使用非堅持的載波偵聽多址接入/衝突避免機制競爭信道，發送數據，數據發送結束轉P6;P6:當前有保證競爭接入周期是否結束？是則轉P8，否則，判斷是否仍有數據等待發送給擁有當前有保證競爭接入周期的設備，是，則轉P5，否則，轉P7;P7:休眠狀態，等待當前有保證競爭接入周期結束，轉P2;P8:判斷競爭接入期是否結束，是，則轉P9，否則，轉P2;P9:超幀結束。所述的有保證競爭接入周期為超幀中整個競爭接入周期的一部分,設備在自己的有保證競爭接入周期始終保持接收狀態；在其一跳鄰居設備的有保證競爭接入周期，如果有數據需要發送給該設備時，接入信道的方式釆用非堅持的載波偵聽競爭接入/衝突避免機制發送數據，否則，進入休眠狀態，在其他設備或空閒的有保證競爭接入周期，進入睡眠狀態。有益效果本發明提出了一種新穎的競爭接入周期多級配置方法，可以為Mesh結構的低速無線個域網提供一種高效的媒體接入控制機制，在不影響吞吐率的性能下，提高了網絡能耗效率，有著十分重要的現實意義。特別是在傳感器網絡、工業控制等網絡負載不大，實時性要求不高，但對協議的能耗效率要求很高的應用場合中，有著非常重要的現實意義。對比於以前的一些MAC協議，我們提出的協議應用於基於Mesh結構的IEEE802.15.4協議中，可以顯著地提高能耗效率。考慮到未來環境監控、軍事國防、工農業生產、城市管理等一系列新興應用中，網絡設備需要提供數以年計的工作能力，而能量通常只能由電池來提供，其能量補給常常會很困難有時甚至是不可能的，因此這些應用對能量效率的要求十分苛刻，單純地使用現有的一些MAC協議無法滿足其應用需要，而我們提出的協議更能滿足低速率無線Mesh網絡MAC協議的要求。圖1為本專利提出的競爭接入周期多級配置的超幀結構，圖2為多級配置的競爭接入周期內數據轉發算法流程圖，圖3為Mesh結構拓撲圖，圖4為競爭接入周期多級配置方法示意圖，圖5為歸一化吞吐率示意圖，圖6為歸一化的能耗示意圖。具體實施方式本發明適用於分布式傳感器網絡多級競爭接入周期的建立和配置，以儘量降低空閒狀態的能耗。該方法包括競爭接入周期的多級配置方法和配置完成後的對待發送數據的處理方法為了便於對本發明的理解，下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。針對如圖3所示的網絡拓撲結構的應用場景，具體步驟如下a.競爭接入周期的多級配置方法-分布式無線傳感器設備根據被動/主動信道掃描時接收到的鄰居設備的信標幀，獲取多級配置競爭接入周期同步信息。信標幀攜帶的信息包括超幀同步信息和有保證競爭接入周期同步信息。每個設備根據上述同步信息，建立有保證競爭接入周期佔用情況表。首先加入網絡的設備l，在主動/被動信道掃描完成後發現當前沒有網絡信息，則首先建立一個超幀，並佔有該超幀中信標期結束後的第一個有保證競爭接入周期gc印一l。然後通過信標幀將上述同步信息進行廣播，以通知後來加入的設備。其中超幀同步信息包括信標期持續時間、競爭接入期持續時間、非競爭接入期持續期時間、非活躍期持續時間以及有保證競爭接入周期時長，分別為/6。pformulaseeoriginaldocumentpage11和A^。p，超幀同步信息各參數由上層協議決定並結合網絡動態變化進行調整。由於設備l加入網絡時其他設備還沒有加入，此時設備l的一跳鄰居設備為空，因此，其有保證競爭接入同步信息只有自己佔用的有保證競爭接入周期gay—1的信息。第一個加入網絡的設備l稱之為Mesh網絡協調器。設備2，3，……，IO依次加入網絡。後來加入的設備在經過主動/被動信道掃描後，通過接收網絡中已存在設備廣播的信標幀，獲取信息。設備2經過主動/被動信道掃描後，只收到設備l的信標幀,通過該信標幀信息，建立如表2所示的有保證競爭接入周期佔用情況表。表2設備2的有保證競爭接入周期佔用情況表tableseeoriginaldocumentpage11根據表2，設備2選擇當前未被佔用的gc";7一2為自己的有保證競爭接入周期，並通過信標幀廣播自己的有保證競爭接入周期佔用情況包括自己的佔用的有保證競爭接入周期gc印—2和自己一跳鄰居設備的有保證競爭接入周期佔用情況g呻一l。設備3在加入網絡時首先進^^主動/被動信道掃描，接收到設備1和設備2的信標幀後，根據信標幀攜帶的同步信息，建立如表3所示的有保證競爭接入周期佔用情況表。表3設備3的有保證競爭接入周期佔用情況表設備3一跳鄰居設備設備l，設備2一跳鄰居設備佔用的gcap一跳鄰居的一跳鄰居佔用的gcap無根據表3，設備3選擇當前未被佔用的gor;7—3為自己的有保證競爭接入周期，並通過信標幀廣播自己的有保證競爭接入周期佔用情況包括自己的佔用的有保證競爭接入周期gc^7—3和自己一跳鄰居設備的有保證競爭接入周期佔用情況設備4,5，6，7，8依次加入網絡並按上述方法對競爭接入周期進行多級配置。當設備9加入網絡時，設備9收到其一跳鄰居設備7、設備8的信標幀，並根據該信標幀的信息建立如表4所示的有保證競爭接入周期佔用情況表。表4設備9的有保證競爭接入周期佔用情況表設備l一跳鄰居設備設備7，設備8一跳鄰居設備佔用的gcapgca;一3，gcap—7一跳鄰居的一跳鄰居佔用的gcapgcap一4，gcfl/一5設備9根據以上有保證競爭接入周期佔用情況表，選擇當前空閒的、除Mesh協調器佔用的、起始時間開始最早的有保證競爭接入周期^0^_2為自己的有保證競爭接入周期，並通過自己的信標幀廣播自己的競爭接入周期同步信息，廣播的同步信息包括本設備佔用的有保證競爭接入周期ga^—2以及本設備的一跳鄰居設備的有保證競爭接入周期佔用情況gap—3，gc_p—7。如圖4所示，設備按照加入網絡的順序依次建立多級配置的競爭接入周期。先前加入網絡的設備在收到後來加入網絡設備的信標幀後對自己的有保證競爭接入周期佔用情況表進行更新，為後來的數據處理服務。競爭周期多級配置完成後，設備根據上述建立的有保證競爭接入周期佔用情況表以及待發送數據隊列，對待發送數據進行處理。b.對待發送數據的處理方法，此處以設備l為例進行說明Pl:信標期結束，競爭接入期開始；P2:有保證競爭接入周期gc印J開始，由於該gcap被自己佔用，設備l進入接收狀態，準備接收鄰居設備的數據或數據請求，等待當前有保證競爭接入周期結束；P3:gc印—l結束gca/7—2開始，由於gcw—2被設備1的一跳鄰居設備2所佔有，因此在該gc邵時段，設備1首先查看自己的緩存隊列裡是否有到設備2的數據/數據請求，如果有，則使用非堅持載波偵聽多址接入/衝突避免機制競爭信道，發送數據直到緩存隊列裡沒有給設備2的數據/數據請求或本次gcap結束；否則，進入睡眠狀態以節省能量並等待—2結束；P4:gca;^2結束gc叩—3開始，由於gcap—3被設備1的一跳鄰居設備3所佔用，因此在該gcap時段，設備1首先查看自己的緩存隊列裡是否有到設備3的數據/數據請求，如果有，則使用非堅持載波偵聽多址接入/衝突避免機制競爭信道，發送數據直到緩存隊列裡沒有給設備3的數據/數據請求或本次gcap結束；否則，進入睡眠狀態以節省能量並等待gca/—3結束；P5:gcap—3結束gc邵—4開始，由於gca/—4被設備1的一跳鄰居設備4所佔用，因此在該gcap時段，設備1首先査看自己的緩存隊列裡是否有到設備4的數據/數據請求，如果有，則使用非堅持載波偵聽多址接入/衝突避免機制競爭信道，發送數據直到緩存隊列裡沒有給設備4的數據/數據請求或本次gcap結束；否則，進入睡眠狀態以節省能量並等待go^—4結束；P6:gc叩一4結束後設備l進入休眠狀態，等待競爭接入周期結束；P7:競爭接入周期結束；基於上述應用場景，本專利用OPNET仿真了提出的協議，並且與現有的IEEE802.15.4協議進行了比較。仿真中有保證競爭接入周期長度分別去960個symbol和1920個symbo1，其中，每個symbol的時間為16us。假設接收狀態和發送狀態的功率分別為Pr-35mW和Pt-31mWW。在IEEE802.15.4協議中，退避狀態的功率忽略不計，CCA以及接收狀態的功率為Pr，發送狀態的功率為Pt。另外，假設信道是無錯的，數據幀的所有錯誤都是由於碰撞引起的，數據速率為250kbps。仿真結果如圖5、6所示。其中，幾個參數的定義如下。歸一化吞吐率網絡吞吐率與數據速率的比值。歸一化的能耗平均每個包消耗的能量。由上面仿真結果可以看出，對比於現有的MAC協議，我們提出的算法在增加了一定的時延的代價下極大的優化了能耗狀況，尤其是對傳輸速率較低的場景下，另外，在各種網絡負載下，對系統的吞吐率也有明顯的提升。因此，我們提出的CAP多級配置方法一-GCAP機制，在基於Mesh結構的LR-WAPN網絡中有著很高的能耗效率，因此有著十分重要的現實意義。權利要求1.一種分布式無線傳感器網絡競爭接入周期多級配置方法，其特徵在於該方法包括競爭接入周期的多級配置方法和配置完成後的對待發送數據的處理方法a.競爭接入周期的多級配置方法分布式無線傳感器設備根據被動/主動信道掃描時接收到的鄰居設備的信標幀，獲取多級配置競爭接入周期同步信息，信標幀攜帶的信息包括超幀同步信息和有保證競爭接入周期同步信息；超幀同步信息包括信標期開始/結束時間、競爭接入期開始/結束時間、非競爭接入期開始/結束時間以及非活躍期開始/結束時間；有保證競爭接入周期同步信息包括信標幀源設備地址及其佔用的有保證競爭接入周期的開始/結束時間和該信標幀的源設備的一跳鄰居設備佔用的有保證競爭接入周期的開始/結束時間；根據上述同步信息，建立有保證競爭接入周期佔用情況表，有保證競爭接入周期佔用情況表包括競爭接入周期中每個一跳鄰居設備地址及其佔用的有保證競爭接入周期的起始/結束時間以及被一跳鄰居的鄰居佔用的有保證競爭接入周期的起始/結束時間；除了上述已被佔用的有保證競爭接入周期，剩餘的未被其一跳鄰居和一跳鄰居的鄰居佔用的有保證競爭接入周期設置為空閒有保證競爭接入周期；設備根據以上有保證競爭接入周期佔用情況表，選擇當前空閒的、除Mesh協調器所佔用的、起始時間開始最早的有保證競爭接入周期為自己的有保證競爭接入周期，並通過自己的信標幀廣播自己的競爭接入周期同步信息，廣播的同步信息包括本設備及本設備的一跳鄰居設備的有保證競爭接入周期佔用情況；設備按照加入網絡的順序依次建立競爭接入周期的多級配置；競爭周期多級配置完成後，設備根據上述建立的多級配置競爭接入周期、有保證競爭接入周期佔用情況表以及待發送數據隊列，對待發送數據進行處理；b.對待發送數據的處理方法P1信標期結束，競爭接入期開始；P2當前有保證競爭接入周期是否自己佔用？如果是，轉P3，否則，轉P4；P3進入接收狀態，準備接收鄰居設備的數據或數據請求，等待有保證競爭接入周期結束，轉P2；P4查看數據緩存隊列裡是否有待發送數據/數據請求需要發送給擁有當前有保證競爭接入周期的設備，如果有轉P5，否則，轉P7；P5使用非堅持的載波偵聽多址接入/衝突避免機制競爭信道，發送數據，數據發送結束轉P6；P6當前有保證競爭接入周期是否結束？是則轉P8，否則，判斷是否仍有數據等待發送給擁有當前有保證競爭接入周期的設備，是，則轉P5，否則，轉P7；P7休眠狀態，等待當前有保證競爭接入周期結束，轉P2；P8判斷競爭接入期是否結束，是，則轉P9，否則，轉P2；P9競爭接入周期結束。2.根據權利要求1所述的分布式無線傳感器網絡競爭接入周期多級配置方法，其特徵在於，所述的有保證競爭接入周期為超幀中整個競爭接入周期的一部分，設備在自己的有保證競爭接入周期始終保持接收狀態；在其一跳鄰居設備的有保證競爭接入周期，如果有數據需要發送給該設備時，接入信道的方式採用非堅持的載波偵聽競爭接入/衝突避免機制發送數據，否則，進入休眠狀態，在其他設備或空閒的有保證競爭接入周期，進入睡眠狀態。全文摘要分布式無線傳感器網絡競爭接入周期多級配置方法適用於環境監控、軍事國防、工農業生產、城市管理等一系列新型分布式的無線傳感器網絡應用中。本方法把超幀中的競爭接入期分成若干個小的二級競爭接入期時隙，稱之為有保證競爭接入周期(GCAP，GuaranteedCAP)，並為每一個發送信標的設備分配這樣一個GCAP。每個設備在自己的GCAP時段內，不去嘗試競爭接入信道，而是像星形網絡中的協調器一樣，打開自己的接收機，等待其他相鄰設備發送的數據或數據請求。在這段時間裡，其上層到達的數據按照目的地址放到相應得緩存隊列裡。網絡負載不大，實時性要求不高的應用場合中，可以大大提高系統能耗效率，具有十分重要的現實意義。文檔編號H04L12/413GK101227367SQ20081002065公開日2008年7月23日申請日期2008年2月19日優先權日2008年2月19日發明者夏桂斌,張榮標,徐平平,趙迎新,鄭彥光申請人:東南大學