LDC＆LC节能MAC方法与流程

本发明属于计算机应用与物联网结合的技术领域。

背景技术：

无线传感器网络(WSN)在不同的应用领域越来越具有吸引力，由于其监控范围广，无需人为值守的优点，被广泛应用于工业自动化，安全监测，天气分析和一些军事方案等。但传感器node电池能量的有限性，也直接影响了node和网络的生存Cycle，阻碍了WSN的进一步发展应用，因此，如何提高能源利用效率，研究设计相关的节能方法，成为这个领域的热点问题。

对于无线传感网络中的node，能量主要消耗在监测信息与数据收发上，而除了这些必要的能量消耗，对于媒质访问控制层(MAC,medium access control)，像Collision重传，串音，空闲Snooping，控制信息过多，发送失效等这些情况也会浪费不必要的能量。MAC层方法是控制信息和数据报文在无线信道上进行收发的直接控制者，在确定网络的throughput、delay、带宽利用率和能量消耗上起着重要作用，也会间接的影响上层路由方法和传输方法的性能。所以，研究设计高效的MAC方法是确保WSN服务质量的关键问题，如图1所示。

根据数据收集方式的不同，WSN的应用模式大致可以分为三类：Cycle性感知、事件驱动型感知和查询驱动型感知。Cycle性感知即传感器node按照固定的Cycle监测和传送数据，其余的时间进入休眠状态以节省能量消耗；事件驱动型感知即当关注事件发生时，传感器node才会进行数据的采集和传送；查询驱动型感知即传感器node在收到外部查询指令后，才开始采集或传送数据。针对不同的数据收集方式和应用场景，适用有不同的MAC方法。

根据信道访问方式的不同，MAC方法又可分为基于Scheduling的方法，基于竞争的方法以及混合型方法。对于基于Scheduling的MAC层方法，每个node传输信息的时间由Scheduling方法决定，在无线信道上的相互干扰很小，具有延时保障，但Scheduling难以调整，扩展性比较差，时钟同步性要求高。而基于竞争的MAC方法，无需全局网络信息，可扩展，易实现，但增加了冲突的可能性。

根据node的运行时间是否同步，MAC方法又主要分为两种策略，node同步策略和node异步策略。同步的MAC方法比较典型的有S-MAC、T-MAC、SCP-MAC等，S-MAC方法采用虚拟簇和设置Snooping/休眠机制来提高网络效率，网络中node采用统一的休眠策略，固定的Duty-Cycle，虽然减少了传输延迟，但其自身机制也易造成网络中大量数据Collision，浪费node能量，而且其对网络动态的适应性也较差。T-MAC方法是在S-MAC基础上的改进，其对Duty-Cycle的自适应调整使该方法更能适应网络流量的动态变化，但其存在早睡问题，会增加网络传输delay，降低网络throughput。SCP-MAC在保持高度同步的机制上，极大的缩短Snooping时间，提高了节能性，但由于对同步的较高依赖，大大增加了系统负荷。因此为了减少node对同步机制的依赖，对基于Snooping/休眠机制的异步MAC方法也有较多的研究，比如由发送node发起的B-MAC、X-MAC、O-MAC、Wise MAC和PB-MAC等.发送node发起的异步MAC方法通过发送node发送前导序列的方式，等待接收node醒来时接收后，再向发送node回复通知传输数据。而接收node发起的异步MAC方法是通过接收node发送beacon frame，发送node醒来Snooping的机制，这是一种被动的机制，但很好的解决了发送node的长前导序列和过多占用信道的问题，同时也减少了Collision串音的情况，一般情况下，这种被动的异步机制要比发送node发起的有更低的Duty-Cycle。

然而，这种被动的异步MAC方法，虽然降低了Duty-Cycle，节省了能量消耗，但针对实时复杂的网络情况，如node加入，局域网络通信任务猝发等网络动态变化，缺少实时的自适应同步update，带来的延时问题相对于同步MAC方法更加不确定。

技术实现要素：

本发明方法的目的是克服现有技术存在的上述不足，设计一种由接收node发起建立connect的低Duty-Cycle，低Collision，能够自适应网络变化update的异步MAC方法，在借鉴典型异步MAC方法的基础上，对方法进行优化改进，在保证较低Duty-Cycle与Collision率的同时引入自适应update的机制，使方法更能适应网络动态变化。

本发明在异步MAC方法的基础上进行优化改进，设计了一种新的由接收node端发起的异步MAC方法，通过相应的方法，网络中的node根据自己的信息表，分布醒来，发送node可以预测接收node醒来的时间，从而只在接收node醒来时Snooping，建立可靠地传输链路，从而大大降低了Duty-Cycle与Collision情况，同时，针对网络的动态变化，加入自适应update的机制，使方法能更加适应复杂的网络变化，保证网络在低energy consumption的同时拥有更好的鲁棒性。

本发明提供的一种LDC&LC节能MAC方法主要包括如下关键步骤：

第1、原始Cycle Scheduling：

网络初始阶段，假设为一个T_Prim原始Cycle内，确定随机发送beacon time，Rand位为node是下次醒来所产生的随机Cycle，计算Rand位，加入广播frame beacon发送，网络中的node需要通过Snooping其他node发送的beacon确定自己的邻居node信息表；为了解决广播beacon frame的Collision问题引入back-off机制，在back-off时，node会对时间间隔值做计数，若计数时间间隔值大于n，n为常态值且大于网络中实际node总个数，说明接近原始Cycle末期，大部分node已成功发送beacon frame，还未成功发送beacon frame的node恢复每隔一个间隔Snooping信道，若空闲，立即发送自己的beacon frame。

第2、Predictwake-up：

接收beacon的node，即需要发送数据的node来说，在接收到邻居node的beacon后，读取beacon frame的Rand位，接收到目标node即发送beacon的node唤醒后发来的广播beacon frame，读取beacon frame中的信息，计算出下一次唤醒时间，Snooping信道，在邻居node信息表中，并update自己邻居node信息表中相对此目标node的信息；发送数据的node即接收beacon的node向目标node发送RTS数据发送请求，通过RTS、CTS、DATA和ACK建立可靠的通信链接并完成数据传送，目标node在接收完数据并发送确认frameACK之后，依旧保持Snooping信道一个T_Keep时间即node发送beacon后需要保持Snooping的时间，若有数据发送请求，则继续接收数据，若没有任何请求，则进入休眠状态。

第3、Collision重connect：

采用随机back-off时间的方法，规避node同时发送请求冲突，错过connect的node在预计的时间到达后再向目标node发送connect请求，并且update自己的邻居node信息表，在对应的目标node唤醒时间上，增加等待时间差；发送node在数据传输完毕，收到目标node的ACK确认frame后，进入休眠状态，并根据自己的信息表选择下一次唤醒的时间。

第4、自适应update：

假设给定一个时间，当网络需要做全局update时，接近于这个时间醒来的接收node即发送beacon的node作为此次全局update的发起点；确定为发起点的node保持Snooping状态，不再使用原有的用于接收数据的广播beacon，而是产生全局update beacon frame，将DST位设置为-1，即网络重启beacon frame，Rand位设置为一个原始Cycle；以一个frame隙为最小时间单位，发起点广播这个重启beacon frame，Snooping一个frame隙，update beacon frame中的Rand位的数值，即在原始Cycle基础上减去经历的frame隙个数，逐渐减去，确定最终的frame隙。

本发明的优点和积极效果

本发明是在异步MAC方法的基础上进行优化，主要设计了一种拥有自适应update机制，并基于时间预测性的低Duty-Cycle异步MAC方法。方法通过一个原始Cycle的Snooping，随机确定醒来时间，避退机制使所有node不在同一Cycle内醒来Snooping并发送数据，而是相互独立占用信道。Collision重connect机制加强了网络的通信质量，自适应update机制的加入使网络适应性更强。本方法有效的降低了网络node的总体Duty-Cycle，从而降低了网络energy consumption，同时提高了数据的可靠传输和网络的适应性。

【附图说明】

图1 MAC方法方案图。

图2是方法原理图。

图3是beacon结构图。

图4是原始Cycle Scheduling图。

图5是Collision重connect原理图。

图6是全局update发起原理图。

图7是网络仿真拓扑图。

图8是仿真参数图。

【具体实施方式】

本发明设计方法中，整个原始Cycle Scheduling如图4所示，Collision重connect如图5所示。

发明设计方法的目标是设计一种由接收node发起建立connect的低Duty-Cycle，低Collision，能够自适应网络变化update的异步MAC方法，在借鉴典型异步MAC方法的基础上，对方法进行优化改进，在保证较低Duty-Cycle与Collision率的同时引入自适应update的机制，使方法更能适应网络动态变化。

本发明方法主要包括如下关键步骤：

第1、原始Cycle Scheduling：

第1.1、通过一个原始Cycle的Scheduling，确定随机发送beacon time，计算Rand位，加入广播frame beacon发送，所有nodeupdate目标node信息表。

第1.2、原始Cycle后，node进入睡眠状态，接收node随机间隔醒来，而需要发送给目标node数据的node，计算预测醒来时间T_{S_Wake}。

第2、predict wake-up：

第2.1、发送node在接收node醒来前T_{S_Wake}时刻醒来，Snooping beacon frame并建立connect传输数据。数据传输完成，接收node会根据式继续Snooping一个T_Keep时间，以免错过其他发送node的connect请求。

第2.2、若接收node未再Snooping到请求，则进入休眠状态，在下一次唤醒时间T_{R_Wake}醒来继续发送beacon，等待connect请求。

第3、Collision重connect：

第3.1、采用随机back-off时间的方法，规避node同时发送请求冲突，错过connect的node在预计的时间到达后再向目标node发送connect请求，并且update自己的邻居node信息表，在对应的目标node唤醒时间上，增加等待时间差；

第3.2、发送node在数据传输完毕，收到目标node的ACK确认frame后，进入休眠状态，并根据自己的信息表选择下一次唤醒的时间；

第4、自适应update：

第4.1、假设给定一个时间，当网络需要做全局update时，接近于这个时间醒来的接收node即发送beacon的node作为此次全局update的发起点；

第4.2、确定为发起点的node保持Snooping状态，不再使用原有的用于接收数据的广播beacon，而是产生全局update beacon frame，将DST位设置为-1，即网络重启beacon frame，Rand位设置为一个原始Cycle；

第4.3、以一个frame隙为最小时间单位，发起点广播这个重启beacon frame，Snooping一个frame隙，update beacon frame中的Rand位的数值，即在原始Cycle基础上减去经历的frame隙个数，逐渐减去，确定最终的frame隙。

第5、网络仿真

第5.1、所有node的原始Cycle持续时间T_prim设定为10s进行测试，数据流生成间隔为10s，网络初始阶段，AP-MAC方法的energy consumption要高于X-MAC、RI-MAC、PB-MAC三者，网络运行阶段，AP-MAC方法的能量消耗速度低于其他三种方法；

第5.2、将原始CycleT_prim＝10s固定不变，将数据流产生时间间隔依次递增，每次增加1s直到增为10s，比较不同方法下数据流量的变化对网络的影响，RI-MAC和X-MAC通过付出高Duty-Cycle的代价，来减少延迟，PB-MAC和AP-MAC高效的预测重connect机制，保障了网络的低延迟；

第5.3、将数据流产生间隔时间设置为固定值，即10s，将node原始Cycle T_prim设置为从1s递增到10s，从energy consumption增长速度水平上，AP-MAC相对于其他三种方法更平稳，消耗能量较少，有效的预测使node提前Snooping等待时间很小，自适应的update使网络表现出更好的稳定性。

本发明的具体实施过程详述如下：

第1、原始Cycle Scheduling：

在网络初始阶段,设为一个T_Prim原始Cycle内，网络中的node通过Snooping其他node发送的beacon确定自己的邻居node信息表。所有node保持Snooping状态，在T_PrimCycle内选择一个随机的时间发送beacon frame，此beacon frame为广播frame，在收到广播beacon frame后，记录邻居node信息表。

原始CycleT_Prim需要满足：

T_Prim≥n×(T_Broad+RTT)+T_Uncer (1)

其中，n为网络中假设node个数，T_Broad为一个node发送beacon frame完成所需要的时间，RTT为node之间的最大往返传输delay，T_Uncer为不确定补充时间即为0到1之间的随机数，原始时间T_Prim必须保证足够所有的node发送完成beacon frame，以确定邻居node信息表，如果同时有两个或多个node同时发送beacon frame，就会产生Collision重传，而且Collision的node间需要随机回避一定时隙后再重传，所以加入不确定补充时间，因为只是初始阶段的全局Snooping，所以实际取值时，完全可以取足够大的时间保证所有node beacon frame的成功发送并接收。

在本方法中，所有网络链接的构建、数据的发送都是由接收node醒来后发送beacon frame发起控制的，关于目的地址，beacon类型，及预测下次醒来的信息都应该设置在beacon frame。本方法的beacon frame在接收node发起的异步MAC方法beacon frame基础上进行改进设计，如图3所示。

其中，FL为frame长度，FCF、FCS为原有的字段，SRC位为发送node即源node的地址信息，DST位为信息目标node的地址信息。当没有确定目标时，如发送beacon frame为广播frame时，DST位可以置为0，若发送网络update的信息，则可以置为-1，作为beacon frame类型标志，Snooping的node检测到DST位为广播frame，会接收此信息来update邻居node信息表。Rand位为node为下次醒来所产生的随机Cycle，用于计算预测此接收node的下次醒来时间。

由此beacon结构可以看出，本方法相对其他异步MAC方法，对beacon的结构调整只是增加了一个Rand位，用来完成计算下次唤醒的时间，通过设置DST位不同的数值来控制beacon的类型，完成广播update操作，本方法beacon具有低开销的特征。

原始Cycle Scheduling如图4所示。

在本方法中，假设n可以不为具体的node个数，无论网络后期有新加入node或死亡node，都把n作为一个用来计算的常态值，但n的取值必须满足大于等于初始的node总个数。网络中的node开始工作后，需要通过初期的广播beacon frame确定自己大致的Scheduling Cycle，当一个node成功广播beacon frame之后，Cycle才开始运行。为了避免初始阶段网络中node广播frame的Collision，在第一个原始CycleT_Prim内，node随机选择一个时刻T_Rand，作为自己发送广播beacon frame的时间，其中，

T_Rand＝T_Broad×Random(1,n) (2)

即node在1～n之间根据标准正态分布随机生成一个整数值，将整数倍的beacon frame发送完成时间作为自己发送beacon的时刻，这样就可以整体错开网络中node的Scheduling Cycle。但由于是随机的情况，而且当部分区域node密集时，依旧有可能发生beacon发送的Collision，干扰node Scheduling Cycle的形成，并占用信道，影响其他node beacon的发送。所以为了防止这种情况，还必须引入一定的back-off机制。当node到达自己的随机时刻需要发送beacon时，先Snooping信道是否空闲，如果信道空闲，则发送beacon，如果信道繁忙，则再间隔一个T_Broad时间后再Snooping，若再次空闲，则立即发送beacon，若再次Snooping信道繁忙，则back-off随机倍数的T_Broad时间后返回重新检测。

在back-off机制的过程中，假设网络中的信道长期被占用，需要发送beacon的node可能会一直处于Snooping，back-off状态，不仅浪费能量，还无法发送出自己的beacon，针对这个问题，在back-off时，node会对时间间隔值作计数，从初始的随机数开始计数。若计数时间间隔值大于n(n为常态值且大于网络中实际node总个数)，说明接近原始Cycle末期，此时大部分node已成功发送beacon frame，还未成功发送beacon frame的node恢复每隔一个间隔Snooping信道，若空闲，立即发送自己的beacon frame。直到原始Cycle结束，所有node均能成功发送beacon frame，然后进入休眠状态，根据自己的邻居node信息表和随机定时，选择下次要醒来的时间。

第2、predict wake-up机制：

为了减少node间的Collision，尽可能的使需要收发信息的node独立的占用通道，node在原始Cycle成功发送beacon后，即可大致确定自己的Scheduling Cycle，且每次唤醒间隔都以这个Cycle为基础随机摆动，这种机制可以很大程度上避免邻居node醒来时间的频繁接近，减少了Collision几率，就节省了因串音和竞争信道造成的能量浪费。

当node在确定发送beacon frame后，会立即生成一个随机间隔，写在beacon的Rand位发送出去，这个时间间隔值由下式确定：

Rand＝δT_Prim+T_Broad×Random(-1,0,1) (3)

其中，T_Prim为一个原始Cycle，T_Broad为一个基本的时间frame隙，乘以-1到1之间的一个随机数作为震动幅度，对间隔时间进行微调，可以更有效的避免信号重叠。式中δ为Cycle调节系数，设定取值范围为[0.8,1.5]。

对于发送beacon的node，即接收node来说，在确定随机间隔的同时，就设定了下次醒来的时刻T_{R_Wake}如下式，其中T_{R_now}即为接收node当前时间。

T_{R_Wake}＝T_{R_now}+Rand (4)

而对于接收beacon的node，即需要发送数据的node来说，在接收到邻居node的beacon后，读取beacon frame的Rand位，综合考虑误差delay等因素，计算预测出目标node下一Cycle的醒来时间，从而在目标node唤醒前醒来，Snooping信道，在邻居node信息表中，若有对目标node的传输数据任务，则计算出本node的唤醒时间T_{S_Wake}存储在相应的目标node信息中。

T_{S_Wake}＝T_{S_now}-T_Broad-RTT+(1-2θ)Rand (5)

其中，T_{S_now}表示发送node收到beacon frame后的本地时刻，接收node发送的时间间隔从T_{R_now}时刻开始计数，而beacon传送到发送node需要一个T_Broad时间，RTT为传输的delay，θ为node的振荡器频率偏差，由于频率的偏差会带来node间时钟的漂移，所以要将这个时间误差计算在内，而且由于时间偏差在数值上要比传输延迟大得多，所以可以将传输延迟忽略不计，将上式简化为：

T_{S_Wake}＝T_{S_now}+(1-2θ)Rand-T_Broad (6)

在式中，频率偏差θ采用为最大频率偏差值，则时间2θRand相对于发送node来说，为估计的最大提前时间量，所以发送node与接收node预计的唤醒时间满足：

T_{S_Wake}＜T_{R_Wake} (7)

这样就保证了发送node在接收node之前醒来，Snooping信道，以便及时建立链接，发送数据。

node经过自己一定的随机时间间隔，在设定的时刻T_{R_Wake}醒来后，继续以广播的方式发送自己的beacon frame，这个beacon frame中依旧包含关于源node的地址信息，下一次随机唤醒时间间隔等主要信息。对于广播beacon的Collision问题，已经讨论过，设计了一种back-off机制来减少Collision。因为时间间隔是随机设置的，且在原始Cycle，各node已经采取了避让措施，假设依旧存在node在相同的时间醒来，就会发生beacon的Collision，这种情况下，仍然可以采用上文的避退机制，若node醒来后Snooping信道空闲，则发送广播beacon frame，若信道繁忙，则避退随机个时间frame隙后再发送，此时，beacon frame中的随机时间间隔需要重置update。

成功发送beacon的node会在发送出beacon后保持Snooping信道一段时间T_Keep，若在这段时间内，有其他node的RTS请求发来，则做出CTS回应建立通信链接并传输数据，若在这段时间内，没有收到任何请求，则进入休眠状态，直到下一次设定的唤醒时间。node发送beacon后需要保持Snooping的时间T_Keep可以表示为：

T_Keep＝T_Broad+T_RTS+RTT+T_{P_off} (8)

其中，由于从beacon发送开始计时，所以计入一个beacon发送完成时间T_Broad，往返最大延迟时间RTT，T_RTS为node发送一个RTS请求完成需要的时间，T_{P_off}为最大延退时间，会在Collision重建connect机制中介绍。

将此node作为目标节，即需要发送数据给此node的发送node，会在设定的时刻T_{S_Wake}醒来，开始Snooping信道，因为发送node与接收node预计的唤醒时间满足T_{S_Wake}＜T_{R_Wake}，所以发送node会在接收node醒来之前唤醒Snooping信道，因此可以接收到目标node唤醒后发来的广播beacon frame，读取beacon frame中的信息，计算出下一次唤醒时间，并update自己邻居node信息表中相对于此目标node的信息。同时，发送node向目标node发送RTS数据发送请求，通过RTS/CTS/DATA/ACK机制，建立可靠的通信链接并完成数据传送。目标node在接收完数据并发送确认frameACK之后，依旧保持Snooping信道一个T_Keep时间，若有数据发送请求，则继续接收数据，若没有任何请求，则进入休眠状态。

第3、Collision重connect机制：

假设目标node在唤醒发送广播beacon frame后，邻居node中有不止一个node需要同时向目标node发送connect请求，就会造成发送node与接收node的connect失败，针对这种情况，本方法中依旧采用随机避退一定时间的方法，规避node同时发送请求冲突。对于初次错过connect的node，根据错过的时间不同的情况，采用不同的预测重connect时间方法，减少多余Snooping时间的浪费，提高重connect的效率。原理过程如图5所示。

这里的back-off时间与原始Cycle不同，当多个发送node收到目标node的广播beacon frame后，在[0,T_{P_off}]内各自随机back-off一定的时间T_P，再向目标node发送connect请求。由于在目标node醒来后，有一定的保持Snooping时间，发送node必须保证在back-off后，依然不会错过目标node的Snooping时间。back-off时间T_P应满足：

T_P+T_d+T_RTS≤T_Keep-T_Broad-T_{P_off} (9)

其中T_d为node之间的单向传输delay，即RTT/2。结合式(8)，可以将式(9)简化为T_P≤RTT/2，因此这里最大back-off时间T_{P_off}可以取值为RTT/2。

假设有两个发送node为S₁与S₂同时接收到目标nodeR的广播beacon frame，需要向其发送请求建立connect，二者不是立即同时向R发送请求，而是在范围[0,RTT/2]内随机选择一定的时间避退，然后再发送connect请求。

针对初次错过connect的node，再要准备发送请求时，初次建立connect的node已占用信道，在数据未传输完毕前，信道将一直处于繁忙状态。而在这个过程中，错过connect的node是处于Snooping状态的，有可能会Snooping到目标node发给connect node的CTS frame，也有可能Snooping到发送node向目标node发送的数据分组，根据错过的时间不同的情况，采用不同的预测重connect时间方法计算。

(1)如果Snooping到目标node发出的CTS frame，则预计已connect node发送完数据并释放connect的时间T_pre为：

T_pre＝T_now+I_n(RTT+2T_Unit)+T_CTS+T_ACK (10)

其中，T_Unit为node处理单位数据的时间，I_n为发送node要发送数据分组的个数，T_CTS和T_ACK分别为发送一个CTS响应frame和一个ACK确认frame所需要的时间。

(2)如果Snooping到发送node向目标node发送的数据分组，则预计已connect node发送完数据并释放connect的时间T_pre为：

T_pre＝T'_now+I'_n(RTT+2T_Unit)+T_ACK (11)

其中，I'_n为发送node还要发送的数据分组个数，式(10)和式(11)中的现在时间并不是相同的时间，而是两种情况下本node时钟的即时时间。

根据这两种情况，错过connect的node在预计的时间达到后再向目标node发送connect请求，并且update自己的邻居node信息表，在对应的目标node唤醒时间上，增加等待的时间差。发送node在数据传输完毕，收到目标node的ACK确认frame后，即进入休眠状态，根据自己的信息表选择下一次唤醒的时间。

第4、自适应update机制：

由于网络的动态变化，网络node时钟的漂移，新node的加入，以及网络繁忙时个别node不能及时广播自己的beacon或node没有收到目标node的beacon信息等情况，都会造成邻居node信息表信息的不对等或失效，进而影响node的Snooping/睡眠Scheduling和数据的链路建立及传送，所以维护网络node的一致性，对邻居node信息表Cycle的做自适应update是很有必要的。

针对几种不同的需要自适应update的情况，分别予以讨论并提出解决办法：

(1)在网络中，存在个别node，如位于边界距离目标较远的node，新加入node或由于网络node的Collision而未能及时接收到beacon的node，在这些个别node中，其邻居node表中找不到相对应目标node的信息。针对这类个别node，在找不到目标node的情况下，可以保持唤醒状态Snooping信道，直到收到目标node的广播beacon，再向目标node发起connect，并回归按随机Cycle休眠的机制。这是一种局部update的方式，只针对个别node，尤其对于新加入的node，在Snooping小于一个原始Cycle的时间后，便可进入随机Cycle循环工作状态。

(2)对于网络中所有node都需要update邻居node信息的情况，这里称为全局update，则相当于网络的一次重新启动，即所有node再进行一次原始Cycle的Snooping。但由于需要全局update时，网络中node是处于运行状态的，即只有相对应的node在工作状态，独立的占用着信道。而本就因为node时钟的漂移，无法保持绝对的一致性，同一时间时钟响应的机制不适用于这种网络情况，所以网络的全局update必须有一个node作为发起点。

在本方法中，假设给定一个时间，当网络需要做全局update时，接近于这个时间醒来的接收node作为此次全局update的发起点。确定为发起点的node保持Snooping状态，不再使用原有的用于接收数据的广播beacon，而是产生全局update beacon frame，将DST位设置为-1，即网络重启beacon frame，其中Rand位设置为一个原始Cycle，且在此过程中，都以一个frame隙为最小时间单位。首先，发起node广播这个重启beacon frame，然后Snooping一个frame隙，若在这个frame隙内没有收到其他node的重启frame，则在这个frame隙后继续发送一个重启frame，但beacon frame中的Rand位需update为新的数值，即在原始Cycle基础上减去经历的frame隙个数，发送一次beacon也为一个frame隙时间。若在发送beacon后的frame隙收到其他node发来的重启frame，则对beacon frame不予处理，清空邻居node信息表信息，转入休眠状态，并按起初设定或收到的beacon Rand位时间，到达一定的时间间隔后唤醒，重新开始一次原始Cycle的监听。对于未发送过重启beacon frame，且收到重启beacon后，立即将Rand位减去一个frame隙再发送，和上述原理相同，若在下一个frame隙收到其他node的重启frame，则清空表进入休眠，若没有收到，则间隔一个frame隙继续发送。在这个过程中，每次发送重启beacon frame时，其中的Rand位都是递减时间frame隙的，直到Rand位的值小于一个时间frame隙时，此过程终止，如图6所示。在设定的间隔到来后，像初始Cycle一样根据自己的随机时间发送beacon，相当于网络的一次重新启动，这样，网络中的node都会update自己的邻居node信息表，若有新的node加入，也会很快的融入网络。

(3)对于网络流量的动态变化，或某一区域内事件频发以及转发热点较高的node，都需要根据网络流量的变化，动态调整运行Cycle，这是一种即时性的自适应调整，只是为了在确保数据传输的前提下，增加网络Cycle的弹性，而不像局部update和全局update那样为了网络的有效性而定期执行。

在本发明中，我们在随机间隔Cycle中加入Cycle调节系数δ，是为了对node的Scheduling Cycle可以进行适当调节，在网络稳定状态下δ为固定值，但当网络局部发生流量变化或有驱动事件发生时，接收node可以通过调节beacon Rand位中的调节系数δ，例如将δ值减小，就可以使此node的运行Cycle更短，在网络流量高发区域加快数据传输。由于关于流量的自适应update Cycle会相应增加node的计算负担，对于δ的取值也会影响着随机Cycle的Collision问题，为了简化方法，可以只对其设置两个值，即流量较低的稳定态和流量较高的事件态，实验设定取值区间为[0.8,1.5]，对于不同的网络情况可以设置不同的取值来取得比较好的效果。

第5、应用试验

所有node的原始Cycle持续时间T_prim设定为10s进行测试，数据流生成间隔为10s，网络初始阶段，AP-MAC方法的energy consumption要高于X-MAC、RI-MAC、PB-MAC三者，网络运行阶段，AP-MAC方法的能量消耗速度低于其他三种方法；将原始CycleT_prim＝10s固定不变，将数据流产生时间间隔依次递增，每次增加1s直到增为10s，比较不同方法下数据流量的变化对网络的影响，RI-MAC和X-MAC通过付出高Duty-Cycle的代价，来减少延迟，PB-MAC和AP-MAC高效的预测重connect机制，保障了网络的低延迟；将数据流产生间隔时间设置为固定值，即10s，将node原始CycleT_prim设置为从1s递增到10s，从energy consumption增长速度水平上，AP-MAC相对于其他三种方法更平稳，消耗能量较少，有效的预测使node提前Snooping等待时间很小，自适应的update使网络表现出更好的稳定性。