基于三类服务的无线传感器网络mac协议轮询控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于三类服务的无线传感器网络MAC(Medium Access Control)协议轮询控制方法及系统，属于无线传感器网络领域。本发明在节点的信息传输服务系统中采用轮询控制的方式，将系统中节点按服务规则分为三类，分别为门限服务、限定(k＝1)服务和完全服务，不同类的节点之间通过对轮询帧的判断依次有序的进行数据分组的传输，并且使得不同类节点的信息分组数在传输信息时都能分别按不同的服务规则进行服务，实现在实际应用中，通过一种简单的方式区分不同站点或不同业务信息提供服务质量QoS(Quality of Service)保障，从而满足数据传输的差异化需求，提高系统效率。
【专利说明】
基于Ξ类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及 系统
技术领域
[0001] 本发明设及一种基于Ξ类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系统， 属于无线传感器网络领域。
【背景技术】
[0002] 无线传感器网络高性能通信要求MAC(Medium Access Control)协议具有服务质 量QoS(如ality of Service)保障功能，W满足数据传输实时性和可靠性需求。目前无线传 感器网络的媒体访问控制技术主要分为随机多址和轮询两大类，基于争用的随机多址技术 难W提供可靠和可控的时延保障，同时碰撞也增加了能耗。轮询系统采用集中控制的方式， 由控制中屯、统一分配资源，各站点依次获得发送权，无竞争地使用信道，避免了碰撞。轮询 系统按服务策略一般可分为口限、完全和限定服务Ξ类系统，通常一个系统按一类服务策 略实现。在无线传感器网络的实际应用中，经常有同一个系统中的不同站点或不同业务信 息，要求不同的时延服务质量等，比如，对于那些携带信息量大且对实时性要求高的数据， 我们对它们的传输要能保证数据信息的完整性、准确性和实时性;对于携带的信息量相对 较少且允许有一定延时的数据则可用相对低一级的传输标准来进行传输;最后，对于一些 携带信息量很少，允许较长时间的延时对实时性没有硬性要求的数据我们便可选择一次只 发送一个数据的方式进行数据的传输，单一服务策略则难W满足运种差异性需求。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是提供一种基于Ξ类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及 系统，通过在一个系统中实现Ξ类服务策略，用W区分在实际应用中不同站点或不同业务 信息的时延等服务质量需求，运样便实现了对数据的不同传输服务方式和节点的选择。从 而满足数据传输实时性和可靠性，提高系统效率。
[0004] 为实现上述目的，本发明的方案包括:一种基于Ξ类服务的无线传感器网络MAC协 议轮询控制方法及系统，其特征在于轮询控制方法是将系统中节点按服务规则分为口限服 务、限定化=1)服务和完全服务Ξ类，分别对不同类的节点之间通过对轮询帖的判断依次 有序的进行数据分组的传输，并且使得不同类节点的信息分组数在传输信息时都能分别按 不同的服务规则进行服务，实现在实际应用中，通过一种简单的方式区分不同站点或不同 业务信息提供服务质量QoS保障，具体包括如下步骤：
[0005] (1)网络初始化:将系统中Ξ种类型的节点分别设置W不同的标志位区分，同时每 类节点的一个循环工作周期都包括侦听时段、发送时段和睡眠时段；
[0006] (2)判断节点的标志位:对不同标志位的不同节点分别按口限服务、限定化=1)服 务和完全服务Ξ种不同的服务规则传输信息；
[0007] (3)转向查询下一类节点：在其中一类节点的信息传输完成后便要修改轮询帖转 向查询下一类节点，继续采集信息后重复进行标志位的再判断，继而进入所要进行查询的 节点;若不再继续采集信息，则结束工作。
[0008] 在按口限服务轮询规则传递信息时段:侦听信道，根据是否收到轮询帖来判断节 点是否进行数据发送;若无轮询帖收到，则节点睡眠，睡眠时间为period;若有轮询帖收到， 则进而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零;若该节点内信息分组 数不为零，则对该节点内的信息分组数按口限服务规则进行发送，发送完成后，节点进入睡 目民，睡眠时间为period;若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间为period;
[0009] 其口限服务轮询系统的服务规则为：
[0010] 获得发送权的站点只发送完服务间隔时间内到达的信息分组数，对于发送期间到 达的信息分组数则不再发送，转入下一次发送。
[0011] 在按限定k=l服务规则传递信息时段:侦听信道，根据是否收到轮询帖来判断节 点是否进行数据发送;若无轮询帖收到，则节点睡眠，睡眠时间为period;若有轮询帖收到， 则进而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零。若该节点内信息分组 数不为零，则对该节点内的信息分组数按限定k=l服务规则进行发送，发送完成后，节点进 入睡眠，睡眠时间为period;若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间为 period;
[0012] 其限定化=1)服务轮询系统的服务规则为：
[0013] 服务器按照规则依次对每个非空队列中的1个信息分组进行服务，且每次至多服 务一个信息分组。
[0014] 在按完全服务规则传递信息时段:侦听信道，根据是否收到轮询帖来判断节点是 否进行数据发送;若无轮询帖收到，则节点睡眠，睡眠时间为period;若有轮询帖收到，则进 而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零;若该节点内信息分组数不 为零，则对该节点内的信息分组数按完全服务规则进行发送，发送完成后，节点进入睡眠， 睡眠时间为period;若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间为period。
[0015] 其完全服务轮询系统的服务规则为：
[0016] 获得发送权的站点发送完站点内的全部信息分组数，既包括开始服务之前到达的 信息分组，同时又包括服务期间到达的信息分组。
[0017] 在步骤1中
[0018] 侦听时段的具体方法为:节点进入侦听时段后，设置并启动对应侦听时段时间的 计时器T2,激活处于侦听状态。
[0019] 发送时段的具体方法为:若节点有数据需要发送，则在时间窗随机产生一个退避 时间，节点对信道侦听一个退避时间；侦听结束后，若节点侦听到自己对应的标志位，则对 该节点W相应服务规则进行信息分组的数据发送，数据发送结束后节点进入睡眠状态；
[0020] 若节点没有数据需要发送，则节点立即切换进入睡眠状态，发送时段结束；
[0021] 睡眠节点：设置其在进入睡眠时段后的睡眠延时时间为:Tdelay = period，即每次 在进入睡眠时间之后，节点在延迟一个系统服务周期时间period后进入侦听状态，若侦听 到轮询信息则节点进入服务状态;若没有侦听到轮询信息或信息无法识别，则将节点设置 为睡眠节点，然后节点进入睡眠状态。
[0022] 在步骤2中判断节点的标志位判断环节，判断选择当前节点的服务规则，然后按相 应的服务规则进行信息传输；
[0023] 在步骤2中所述网络初始化具体为:在网络初始化时段:系统首节点发广播信息建 立轮询表:每次系统首节点发广播信息，通过各成员节点的反馈来建立轮询表。设置各类节 点的轮询标志位，设置节点的周期睡眠时间。
[0024] 系统中各节点中数据的选择分类方法为:在轮询系统的Ξ类服务中，完全服务最 能满足数据传输实时性和可靠性需求，口限服务次之，限定(k=l)服务对数据传输时延最 大，传输的信息量也最小，故可将完全服务视为具有最高优先级的数据传输服务类型，次之 为口限服务，限定化=1)服务的优先级最低。
[0025] 系统用于网络初始化，将系统中Ξ种类型的节点分别设置W不同的标志位区分， 同时每类节点的一个循环工作周期都包括侦听时段、发送时段和睡眠时段的模块；
[0026] 系统用于判断节点的标志位选择相应服务规则进行信息传输的模块；
[0027] 系统用于发送按口限服务规则进行服务的信息分组数的数据处理模块；
[0028] 系统用于发送按限定化=1)服务规则进行服务的信息分组数的数据处理模块；
[0029] 系统用于发送按完全服务规则进行服务的信息分组数的数据处理模块；
[0030] 系统用于转向查询下一节点并判断是否继续采集信息的模块。
[0031] 本发明在节点的信息传输服务系统中采用轮询控制的方式，将系统中节点按服务 规则分为Ξ类，分别为口限服务、限定化=1)服务和完全服务，不同类的节点之间通过对轮 询帖的判断依次有序的进行数据分组的传输，并且使得不同类节点的信息分组数在传输信 息时都能分别按不同的服务规则进行服务，实现了在实际应用中，通过一种简单的方式区 分不同站点或不同业务信息提供服务质量QoS保障，从而满足数据传输的差异化需求，提高 系统效率。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明中系统工作过程流程示意图；
[0033] 图2是本发明节点类型转化示意图；
[0034] 图3是本发明口限服务模块工作过程流程示意图；
[0035] 图4是本发明限定k = l服务模块工作过程流程示意图；
[0036] 图5是本发明完全服务模块工作过程流程示意图；
[0037] 图6是本发明系统工作FPGA硬件仿真图。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：
[0039] 本发明一种Ξ类服务无线传感器网络MAC协议轮询控制方法，包括如下步骤：
[0040] 网络初始化:将系统中Ξ种类型的节点分别设置W不同的标志位区分，同时每类 节点的一个循环工作周期都包括侦听时段、发送时段和睡眠时段。
[0041] 判断节点的标志位:对不同标志位的不同节点分别按口限服务、限定化=1)服务 和完全服务Ξ种不同的服务规则传输信息。
[0042] 在节点标志位判断环节，判断选择当前节点的服务规则，然后按相应的服务规则 进行信息传输。
[0043] 在按口限服务规则传递信息时段:侦听信道，根据是否收到轮询帖来判断节点是 否进行数据发送。若无轮询帖收到，则节点睡眠，睡眠时间为period;若有轮询帖收到，则进 而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零。若该节点内信息分组数不 为零，则对该节点内的信息分组数按口限服务规则进行发送，发送完成后，节点进入睡眠， 睡眠时间为period;若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间为period。
[0044] 口限服务轮询系统的服务规则为：
[0045] 获得发送权的站点只发送完服务间隔时间内到达的信息分组数，对于发送期间到 达的信息分组数则不再发送，转入下一次发送。
[0046] 在按限定k=l服务规则传递信息时段:侦听信道，根据是否收到轮询帖来判断节 点是否进行数据发送。若无轮询帖收到，则节点睡眠，睡眠时间为period;若有轮询帖收到， 则进而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零。若该节点内信息分组 数不为零，则对该节点内的信息分组数按限定k=l服务规则进行发送，发送完成后，节点进 入睡眠，睡眠时间为period;若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间为 period。
[0047] 限定化=1)服务轮询系统的服务规则为：
[0048] 服务器按照规则依次对每个非空队列中的1个信息分组进行服务，且每次至多服 务一个信息分组。
[0049] 在按完全服务规则传递信息时段:侦听信道，根据是否收到轮询帖来判断节点是 否进行数据发送。若无轮询帖收到，则节点睡眠，睡眠时间为period;若有轮询帖收到，则进 而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零。若该节点内信息分组数不 为零，则对该节点内的信息分组数按完全服务规则进行发送，发送完成后，节点进入睡眠， 睡眠时间为period;若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间为period。
[0050] 完全服务轮询系统的服务规则为：
[0051] 获得发送权的站点发送完站点内的全部信息分组数，既包括开始服务之前到达的 信息分组，同时又包括服务期间到达的信息分组。
[0052] 转向查询下一类节点:在一类节点的信息传输完成后便要修改轮询帖转向查询下 一类节点，继续采集信息后重复进行标志位的再判断，继而进入所要进行查询的节点;若不 再继续采集信息，则结束工作。
[0053] 所述网络初始化具体为:在网络初始化时段:系统首节点发广播信息建立轮询表： 每次系统首节点发广播信息，通过各成员节点的反馈来建立轮询表。设置各类节点的轮询 标志位，设置节点的周期睡眠时间。
[0054] 侦听时段的具体方法为：
[0055] 节点进入侦听时段后，设置并启动对应侦听时段时间的计时器T2,激活处于侦听 状态。
[0056] 发送时段的具体方法为：
[0057] 若节点有数据需要发送，则在时间窗随机产生一个退避时间，节点对信道侦听一 个退避时间；侦听结束后，若节点侦听到自己对应的标志位，则对该节点W相应服务规则进 行信息分组的数据发送，数据发送结束后节点进入睡眠状态；
[0058] 若节点没有数据需要发送，则节点立即切换进入睡眠状态，发送时段结束。
[0059] 睡眠节点，设置其在进入睡眠时段后的睡眠延时时间为:Tdelay = peri〇d，即每次在 进入睡眠时间之后，节点在延迟一个系统服务周期时间period后进入侦听状态，若侦听到 轮询信息则节点进入服务状态;若没有侦听到轮询信息或信息无法识别，则将节点设置为 睡眠节点，然后节点进入睡眠状态。
[0060] 本发明系统中各节点中数据的选择分类方法为:在轮询系统的Ξ类服务中，完全 服务最能满足数据传输实时性和可靠性需求，口限服务次之，限定化=1)服务对数据传输 时延最大，传输的信息量也最小，故可将完全服务视为具有最高优先级的数据传输服务类 型，次之为口限服务，限定化=1)服务的优先级最低。运样，对于那些携带信息量大且对实 时性要求高的数据，便可将其划分到完全服务方式的节点中进行数据的传输，W便能保证 数据信息的完整性、准确性和实时性;对于携带的信息量相对较少且允许有一定延时的数 据则可将其划分到口限服务方式的节点中进行数据的传输;最后，对于一些携带信息量很 少，允许较长时间的延时对实时性没有硬性要求的数据我们便可选择将其划分到限定化= 1)服务方式的节点中进行数据的传输。运样便实现了对数据的不同传输服务方式和节点的 选择。
[0061] 本发明一种基于Ξ类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制系统，包括：
[0062] 用于网络初始化，将系统中Ξ种类型的节点分别设置W不同的标志位区分，同时 每类节点的一个循环工作周期都包括侦听时段、发送时段和睡眠时段的模块；
[0063] 用于判断节点的标志位选择相应服务规则进行信息传输的模块；
[0064] 用于发送按口限服务规则进行服务的信息分组数的数据处理模块；
[0065] 用于发送按限定化=1)服务规则进行服务的信息分组数的数据处理模块；
[0066] 用于发送按完全服务规则进行服务的信息分组数的数据处理模块；
[0067] 用于转向查询下一节点并判断是否继续采集信息的模块。
[0068] 如表1为无线传感器网络轮询表，在网络初始化阶段，系统首节点发送广播信息， 再通过各成员节点的反馈来建立轮询表，从表中可W看出，系统在工作过程中按顺序依次 访问各节点，可简单对模型中的轮询机制做如下说明：
[0069] 表1是本发明中无线传感器网络轮询表：
[0070]
[0071 ] 1.1系统内各节点分别用1、2、3标明其查询顺序。
[0072] 1.2无线传感器网络通过轮询方式对系统内各类节点中的数据进行收集、融合，其 信息传输采用多时间连续的多规则服务策略。
[0073] 如图1为系统工作过程流程示意图；图2是系统内节点类型转化示意图。本发明是 基于MAC协议的一种改进，系统中的节点在生命周期内采用轮询调度的方式。一个循环周期 需要依次对Ξ类节点进行访问并且对各类节点按相应的服务规则进行信息传输，下面进行 具体介绍：
[0074] 2.1系统启动工作后查询到系统首节点，首节点发广播信息建立轮询表，从而系统 在工作过程中按顺序依次访问各类节点，同时要求每次侦听时只有侦听到本类节点的轮询 帖时该节点才进入服务状态，否则节点进入睡眠。
[0075] 2.2若对当前查询的标志位进行判断为1，则进入口限服务方式，在本次查询服务 过程中将按口限服务的规则对信息分组数进行服务，即只发送完服务间隔时间内到达的信 息分组数，对于发送期间到达的信息分组数则不再发送，转入下一次发送。当前站点服务完 成后转向查询下一节点，继续采集信息。
[0076] 2.3若对当前查询的标志位进行判断为2,则进入限定k=l服务方式，在本次查询 服务过程中将按限定k=l服务的规则对信息分组数进行服务，即服务器按照规则依次对每 个非空队列中的1个信息分组进行服务，且每次至多服务一个信息分组。当前站点服务完成 后转向查询下一节点，继续采集信息。
[0077] 2.4若对当前查询的标志位进行判断为3，则进入完全服务方式，在本次查询服务 过程中将按口限服务的规则对信息分组数进行服务，即获得发送权的站点发送完站点内的 全部信息分组数，既包括开始服务之前到达的信息分组，同时又包括服务期间到达的信息 分组。当前站点服务完成后转向查询下一节点，继续采集信息。
[0078] 2.5在一个工作周期内将按照查询顺序依次访问系统中的1、2、3Ξ类节点，一次查 询服务结束后在下一周期开始又重复上一周期过程，按照查询顺序依次访问系统中的1、2、 3Ξ类节点，如此工作下去，直到收到不再继续采集信息的指令，便结束工作。
[0079] 为了更好的来了解此控制方法，我们通过图6所示的系统工作FPGA硬件仿真图来 实际的分析一下本发明所述的控制方法用于系统工作时的具体情况。
[0080] 3.1图6中，系统检测脉冲上升沿有效，此上升沿代表着系统中各节点的轮询帖;cl 代表对标志位为1的口限服务类型的节点进行数据传输，c2代表对标志位为2的限定k= 1月良 务类型的节点进行数据传输，c3代表对标志位为3的完全服务类型的节点进行数据传输。si 代表标志位为1的各节点中有无数据需要传输;s2代表对标志位为2的各节点中有无数据需 要传输;S3代表对标志位为3的各节点中有无数据需要传输。其中，在实际应用中si，s2，s3 的给出应由节点内部系统给出。
[0081 ] 3.1.1对于口限服务的各节点中，若无数据，即检测时节点内的信息分组数nl为0， 则si为0;若有数据，即检测时节点内的信息分组数nl不为0,则si为1，此时节点内需要用一 定的内部程序对nl进行改变从而控制si的跳变，也就是发送完一个数据就要让nl减1，直到 发送完nl个数据，此时nl为0,继而si跳变为0。
[0082] 3.1.2对于限定k= 1服务的各节点中，若无数据，即检测时节点内的信息分组数n2 为0,则s2为0;若有数据，即检测时节点内的信息分组数n2不为0,则s2为1，此时节点内需要 用一定的内部程序对n2进行改变从而控制s2的跳变，也就是发送完一个数据则n2变为0，继 而s2跳变为0。
[00削 3.1.3对于完全服务的各节点中，若无数据，即检测时节点内的信息分组数n3为0， 则S3为0;若有数据，即检测时节点内的信息分组数n3不为0,则S3为1，此时节点内需要用一 定的内部程序对n3进行改变从而控制si的跳变，也就是开始服务之前到达的信息分组和服 务期间到达的信息分组都发送完之后让n3变为0,继而S3跳变为0。
[0084] 3.2如图6所示，系统开始工作后，按查询顺序依次对Ξ类节点进行查询服务。当第 一个有效脉冲上升沿来临时检测到si不为零（即标志位为1的节点里面有数据等待传输） 时，对标志位为1的节点中数据按口限服务规则进行传输(此时在图中反映为cl不为零）；当 第一类节点服务完成后转向查询下一类节点，当第二个有效脉冲上升沿来临时检测到s2不 为零(即标志位为2的节点里面有数据等待传输)时，对标志位为2的节点中数据按限定k=l 服务规则进行传输(此时在图中反映为c2不为零）；当第二类节点服务完成后转向查询下一 类节点，当第Ξ个有效脉冲上升沿来临时检测到S3不为零（即标志位为3的节点里面有数据 等待传输)时，对标志位为3的节点中数据按完全服务规则进行传输(此时在图中反映为c3 不为零）。至此，系统的第一个周期结束。
[0085] 3.3在下一周期来临之后，按查询顺序依次对Ξ类节点进行查询服务。当第一个有 效脉冲上升沿来临时检测到si不为零（即标志位为1的节点里面有数据等待传输)时，对标 志位为1的节点中数据按口限服务规则进行传输(此时在图中反映为cl不为零）；当第一类 节点服务完成后转向查询下一类节点，当第二个有效脉冲上升沿来临时检测到S3不为零 (即标志位为3的节点里面有数据等待传输)而s2为零(即标志位为2的节点里面没有数据等 待传输)时，此时便不对标志位为2的节点进行服务，直接转向服务下一类节点，对标志位为 3的节点中数据按完全服务规则进行传输(此时在图中反映为c3不为零）。至此，系统的第二 个周期结束。
[0086] 3.4在第Ξ个周期来临之后，按查询顺序依次对Ξ类节点进行查询服务。当第一个 有效脉冲上升沿来临时检测到S3不为零(即标志位为3的节点里面有数据等待传输)而si和 s2都为零(即标志位为1的节点和标志位为2的节点里面都没有数据等待传输)时，此时便不 对标志位为1和标志位为2的两类节点两进行服务，直接转向服务有数据等待传输的第Ξ类 节点，也就是对标志位为3节点中数据按完全服务规则进行传输(此时在图中反映为c3不为 零）。至此，系统的第Ξ个周期结束。
【主权项】
1. 一种基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系统，其特征在于轮 询控制方法是将系统中节点按服务规则分为门限服务、限定(k=l)服务和完全服务三类， 分别对不同类的节点之间通过对轮询帧的判断依次有序的进行数据分组的传输，并且使得 不同类节点的信息分组数在传输信息时都能分别按不同的服务规则进行服务，实现在实际 应用中，通过一种简单的方式区分不同站点或不同业务信息提供服务质量QoS保障，具体包 括如下步骤： (1) 网络初始化:将系统中三种类型的节点分别设置以不同的标志位区分，同时每类节 点的一个循环工作周期都包括侦听时段、发送时段和睡眠时段； (2) 判断节点的标志位:对不同标志位的不同节点分别按门限服务、限定(k=l)服务和 完全服务三种不同的服务规则传输信息； (3) 转向查询下一类节点：在其中一类节点的信息传输完成后便要修改轮询帧转向查 询下一类节点，继续采集信息后重复进行标志位的再判断，继而进入所要进行查询的节点； 若不再继续采集信息，则结束工作。2. 根据权利要求1所述的一种基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法 及系统，其特征在于在按门限服务轮询规则传递信息时段:侦听信道，根据是否收到轮询帧 来判断节点是否进行数据发送;若无轮询帧收到，则节点睡眠，睡眠时间为period;若有轮 询帧收到，则进而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零;若该节点内 信息分组数不为零，则对该节点内的信息分组数按门限服务规则进行发送，发送完成后，节 点进入睡眠，睡眠时间为period;若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间 为period; 其门限服务轮询系统的服务规则为： 获得发送权的站点只发送完服务间隔时间内到达的信息分组数，对于发送期间到达的 信息分组数则不再发送，转入下一次发送。3. 根据权利要求1所述的基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系 统，其特征在于在按限定k=l服务规则传递信息时段:侦听信道，根据是否收到轮询帧来判 断节点是否进行数据发送;若无轮询帧收到，则节点睡眠，睡眠时间为period;若有轮询帧 收到，则进而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零。若该节点内信息 分组数不为零，则对该节点内的信息分组数按限定k= 1服务规则进行发送，发送完成后，节 点进入睡眠，睡眠时间为period;若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间 为period; 其限定(k=l)服务轮询系统的服务规则为： 服务器按照规则依次对每个非空队列中的1个信息分组进行服务，且每次至多服务一 个信息分组。4. 根据权利要求1所述的一种基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法 及系统，其特征在于在按完全服务规则传递信息时段:侦听信道，根据是否收到轮询帧来判 断节点是否进行数据发送;若无轮询帧收到，则节点睡眠，睡眠时间为period;若有轮询帧 收到，则进而判断该节点是否有数据发送，即节点内信息分组数是否为零;若该节点内信息 分组数不为零，则对该节点内的信息分组数按完全服务规则进行发送，发送完成后，节点进 入睡眠，睡眠时间为period;若该节点内信息分组数为零，则节点进入睡眠，睡眠时间为 period。 其完全服务轮询系统的服务规则为： 获得发送权的站点发送完站点内的全部信息分组数，既包括开始服务之前到达的信息 分组，同时又包括服务期间到达的信息分组。5. 根据权利要求1所述的一种基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法 及系统，其特征在于在步骤1中 侦听时段的具体方法为:节点进入侦听时段后，设置并启动对应侦听时段时间的计时 器T2,激活处于侦听状态。 发送时段的具体方法为:若节点有数据需要发送，则在时间窗随机产生一个退避时间， 节点对信道侦听一个退避时间；侦听结束后，若节点侦听到自己对应的标志位，则对该节点 以相应服务规则进行信息分组的数据发送，数据发送结束后节点进入睡眠状态； 若节点没有数据需要发送，则节点立即切换进入睡眠状态，发送时段结束； 睡眠节点：设置其在进入睡眠时段后的睡眠延时时间为:Tdelay = peri〇d，即每次在进 入睡眠时间之后，节点在延迟一个系统服务周期时间period后进入侦听状态，若侦听到轮 询信息则节点进入服务状态;若没有侦听到轮询信息或信息无法识别，则将节点设置为睡 眠节点，然后节点进入睡眠状态。6. 根据权利要求1所述的基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系 统，其特征在于在步骤2中判断节点的标志位判断环节，判断选择当前节点的服务规则，然 后按相应的服务规则进行信息传输； 在步骤2中所述网络初始化具体为:在网络初始化时段:系统首节点发广播信息建立轮 询表:每次系统首节点发广播信息，通过各成员节点的反馈来建立轮询表。设置各类节点的 轮询标志位，设置节点的周期睡眠时间。7. 根据权利要求1所述的基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系 统，其特征在于系统中各节点中数据的选择分类方法为:在轮询系统的三类服务中，完全服 务最能满足数据传输实时性和可靠性需求，门限服务次之，限定(k=l)服务对数据传输时 延最大，传输的信息量也最小，故可将完全服务视为具有最高优先级的数据传输服务类型， 次之为门限服务，限定(k=l)服务的优先级最低。8. 根据权利要求1所述的基于三类服务的无线传感器网络MAC协议轮询控制方法及系 统，其特征在于系统用于网络初始化，将系统中三种类型的节点分别设置以不同的标志位 区分，同时每类节点的一个循环工作周期都包括侦听时段、发送时段和睡眠时段的模块； 系统用于判断节点的标志位选择相应服务规则进行信息传输的模块； 系统用于发送按门限服务规则进行服务的信息分组数的数据处理模块； 系统用于发送按限定(k=l)服务规则进行服务的信息分组数的数据处理模块； 系统用于发送按完全服务规则进行服务的信息分组数的数据处理模块； 系统用于转向查询下一节点并判断是否继续采集信息的模块。
【文档编号】H04W74/06GK106060955SQ201610325366
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】杨志军
【申请人】杨志军