低负载无线传感器网络mac层监听休眠方法

专利名称：：低负载无线传感器网络mac层监听休眠方法
技术领域：
：本发明涉及一种低负载无线传感器网络MAC层监听休眠方法。
背景技术：
：低负载无线传感器网络技术具有组网快捷、灵活，且不受有线网络约束的优点，它可应用于紧急搜索、灾难救助、环境监测等领域，具有广泛的应用前景。但是，能量消耗问题却一直限制着低负载无线传感器网络技术的发展，怎样节省节点耗能，特别是提高MAC层的能量利用效率，从而延长网络的生存时间，一直是无线传感器网络实际应用中的关键问题。由于无线电不但在传输和接收模式下消耗能量最多，而且在空闲模式下也因为消耗比较多的能量而使运行昂贵。因此，大多数现有的低功耗MAC协议的主要研究方向是如何精确管理无线电射频的开关，使无线电尽可能处于睡眠状态，从而节省能量。目前，效率比较高的低功耗协议一般都是竞争性协议，其中一个是使用信道采样的协议，以LPL协议为代表；而另外一个则是使用时间调度的协议，以S-MAC协议为代表。,LPL协议的基本思想是通过增加前导域的长度把接收者的成本转移到发送者。接收者周期性地开启无线电，从而对即将到来的数据进行采样，探测导言是否具备或存在，如果探测到一个导言，它会一直监听直到开始标记到来再接收数据；如果没有探测到导言，无线电就会再次关闭直到下一次采样。LPL协议的不足之处是1、发送方需要多发送一个比LPL周期还略长的前导域，因此要耗费更多的能源；2、它不能融合串音避免等一些节能技术。由于上述两个缺陷，因此LPL协议只能将能量消耗控制在一个范围内，并不能完成超低功耗的重任。另一类协议即S-MAC(SchedulesMAC)协议的主要思想是通过令节点周期性监听和睡眠来减少监听时间，使射频低占空比运行，从而达到节能的目的。节点醒过来后当信道空闲时采用RTS/CTS/DATA/ACK机制进行通信流程；每个节点向邻居广播自己的调度信息，具有相同调度的邻居节点将形成一个虚拟簇，而几个簇之间的边界节点将记录两个或多个调度，同时每个节点维护一张记录了各个邻居节点的调度信息的调度表，周期性的相互更新它们的调度以预防长时间的时钟漂移。S-MAC协议的不足之处是1、由于睡眠工作占空比周期受到各个方面的限制，因此它并不能达到超低功耗的要求；2、节点间能量的消耗不平衡。作为对LPL协议进行的进一步优化和改进，WiseMAC协议和SP协议虽然在发送部分数据包的时候可以使用很短的前导域，大大节省发送方的能量，但是，由于它不但存在时钟漂移问题，而且对广播包无效，因此其适当程度的改良在突发数据环境中的节能性能比较高，而在其他环境中则不然，还是难以达到超低功耗的要求。另外，LPL、改进型的WiseMAC，和S-MAC等协议都是在802.15.4标准提出之前制定的，当时流行的射频芯片是chipcon公司的CCIOOO，这些经典的协议还未能在支持802.15.4标准的射频芯片(如CC2420,CC2430等)上实现。CC2420芯片是包级的射频芯片，微控制器不能得到字节级的访问，因而对时间同步有影响，不能像属于字节控制的CC1000射频芯片那样，节点只要发现收到的目的地址不是自己的就可以关闭射频、从而不接收后面的数据包字节，以此有效地完成串音避免。同时，由于CC2420的射频发送速率比CCIOOO高，因此对协议来说，可处理的时间更少，为了应付突发性数据，协议必须设计的更有效。
发明内容本发明要解决的技术问题是，提供一种超低功耗的低负载无线传感器网络MAC层监听休眠方法。本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下内容的低负载无线传感器网络MAC层监听休眠方法它包括以下两个阶段即新节点事先建立同步调度表阶段和节点正常工作阶段所述新节点事先建立同步调度表指，无线传感器网络的第一个节点及以后加入该网络的节点均需设置一个发射定时器和一个同步唤醒定时器，所述发射定时器和同步唤醒定时器的周期均为EmMAC周期，所述发射定时器的触发时间需比同步唤醒定时器时间提前，且网络内所有节点的同类触发器触发时间相同，在此阶段发射节点发射的前导域为伪长前导域，所述伪长前导域的长度略长于EmMAC周期；所述节点正常工作阶段指，全网的节点同步周期性唤醒，以便接收数据或转入睡眠，并完成发送数据和维持所有节点同步功能；所述节点正常工作阶段采用的是EmMAC工作机制；所述EmMAC工作机制指同步型MAC机制，它包括能完成基本收发包功能的CSMA分层和能完成同步、捎带功能并支持产生前导包机制和底层信道监测、重发机制的EmMAC分层；所述CSMA分层包括完成信道监听的CSMA协议以及完成冲突避免、超时处理及串音避免功能的RTS/CTS机制和NAV机制等成熟无线技术；所述节点在正常工作时使用短前导域；所述短前导域的长度比监听时间略长且覆盖接收节点的信道监听时间。采用以上步骤和内容后，与现有技术相比，本发明具有以下优点-1、节点周期性同步唤醒和睡眠，且发射节点在正常工作时采用短前导域本发明利用802.15.4的MAC头定义，提出并实现了伪长前导域，并通过新节点事先建立同步调度表，从而实现全网节点的同步周期性唤醒和睡眠，换句话说，全网中无数据包要发送的接收节点在醒来时只要未接收到短前导域则立即转为睡眠，从而减少了节点的空闲监听时间，增加了节点的睡眠时间。同时，发射节点在正常工作时使用的是短前导域，该短前导域少于16字节，默认值为4字节，可由CC2420射频自动生成，以上措施的采用不但节省了接收节点的能量，又节省了发射节点的能量，达到了本发明超低功耗的目的；2、提出并实现EmMAC工作机制以及两种方式维护同步-本发明中在节点正常工作阶段提出并实现了EmMAC工作机制即EmMAC协议，EraMAC机制使MAC层包括EmMAC分层和CSMA分层，两个分层使机制结构清晰。由于所提出的MAC层包头type字段的定义，使得EmMAC分层能完成同步和捎带功能，从而利用专用的同步包和利用广播包的捎带这两种方式来进行同步维护，换句话说，它可使节点定时发出同步包来更正时钟漂移以达到网络中所有节点时间同步的要求，而捎带功能是指发送节点在广播数据包中捎带了与同步包中一样的调度信息，有效减少了同步包的发送次数，从而减少了发送控制包的能量开销，达到了超低功耗的要求。3、EmMAC工作机制内部融合了各种低功耗技术CSMA分层包括完成信道监听的CSMA协议以及完成冲突避免、超时处理及串音避免功能的RTS/CTS机制和NAV机制；RTS/CTS机制使得接收节点只要接收了短前导域和RTS包，就可以辨别地址，并作相应的过滤处理，保证了非接收节点及时进入睡眠；而NAV机制采用的是NVA虚拟载波监听技术，节点只需广播自己的调度表，没有边界节点和虚拟簇，不需要维护邻居节点的调度表，因此使本发明很好的完成了冲突避免，超时处理及串音避免等功能。综上所述，本发明节省MAC层数据接收过程和发送过程中的能量开销，减少冲突发生概率，提高节点竞争的效能，使得节点的空闲时间大为减少，睡眠时间大为增加，节省了巨大的控制和维护开销，节省了节点更多的资源，最终达到了本发明超低功耗设计目标。上述新节点事先建立同步调度表阶段包括被动子阶段、主动子阶段和完成子阶段；上述被动子阶段的步骤如下步骤a:节点将射频一直打开，被动等待一个EmMAC周期以便能接收到邻居节点发出的同步包；步骤b:如果在此期间收到同步包，那么根据同步包的信息建立调度表，然后广播自己的调度表后进入完成子阶段；如果一直没有收到同步包则节点转入主动子阶段；上述主动子阶段的步骤如下步骤a:先发送一个时间长度略长于EmMAC周期的伪长前导域，然后再广播发送一个请求同步包，并等待一个固定时间；步骤b:如果在这段时间内收到同步包，则根据同步包的信息来设置调度表，然后广播自己的调度表后进入完成子阶段，如果在这段时间内没有收到同步包，再次发送请求同步包，重复步骤b。步骤C:当发送请求同步包的数量达到一个阈值的时候，就认为全网节点均未建立调度表，因而使用预置的调度信息设置调度表；如果没有达到阈值就收到了同步包，则根据同步包的信息建立调度表，设置成功后广播自己的调度表，并进入完成子阶段；上述完成子阶段指每个节点已经设置好与全网同步的一个发射定时器和一个同步唤醒定时器，建立了调度表，并向邻居节点广播了自己的调度表，进入正常的EmMAC工作机制，节点可正常工作。作为本发明的一种改进，所述伪长前导域指，前导域是由多个数据包组合而成，且前导域的长度必须比EmMAC周期略长；采用的实现方法是预先将一个前导包装入CC2420射频芯片的缓冲区中，然后就不断的给CC2420发送命令发送同一个前导包，而不是重新装入新包；在802.15.4中定义的MAC头的DSN字段中，实际被使用的只有7bit，其最高位并没有被使用；所述DSN的最高位为1时表示本包为前导包；所述DSN的最高位为0时表示本包为普通数据包。所述伪长前导域由多个数据包组合而成可以解决CC2420射频芯片前导域限制为最长16字节的问题；而预先将一个数据包装入CC2420射频芯片的缓冲却是为了减少数据包载入的时间，从而进一步节省因数据包载所需的能量。另外，本发明可以利用DSN的最高位来标识包类型，即如果DSN的最高位为1，则表示本包是前导包，为O则表示是普通数据包。作为本发明的另一种改进，所述的同步包和请求同步包的格式为MAC层包头剩余时间域(2byte)CRC(2byte)所述RTS/CTS机制中的RTS包和CTS包也带有两个字节的剩余时间域。同步包、请求同步包、RTS包和CTS包附带一个两个字节的剩余时间域可以用来指出节点还需要占用信道的时间，从而更好的完成捎带功能即可以把广播包同时作为同步包来处理，进一步节省了本发明的功耗。上述MAC层包头的type字段分为两段，type字段的高4bit标识CSMA分层的包类型，type字段的低4bit标识EmMAC分层的包类型。上述节点正常阶段发送数据的步骤为步骤a、发射定时器触发，若有数据发送，转步骤b，；否则等同步唤醒定时器触发，转为接收状态；步骤b:开启射频，开始第一次18个随机采样窗口的信道载波监听；若通道空闲，转步骤C，否则转步骤d;步骤c:发送前导包，并进行第二次824个随机采样窗口的信道载波监听，若通道空闲，转步骤e，否则转步骤d;步骤d:关闭射频，进入睡眠等待重发；步骤e:发送数据包；步骤f、发送结束，向网络层或者应用层报告发送数据成功；上述述节点正常阶段接收数据的步骤为步骤a:若发射定时器触发时有数据发送，则进入发送状态；若无数据包发送时，则等待唤醒时间到后同步唤醒定时器触发，启动射频开始采样窗口为1的信道监测；若信道空闭，则关闭射频进入睡眠；若信道繁忙，则转步骤b;步骤b:等待接收前导包结束；若等待接收前导包超时，则关闭射频进入睡眠；若前导包接收结束时未超时，则转步骤C;步骤C:接收数据包，并对其进行分类处理。若接收到数据包，则通知上层，并关闭射频进入睡眠；若接收到的是广播包或同步包，则利用同步信息更正调度表，然后关闭射频，进入睡眠。-图1是低负载无线传感器网络启动三阶段的流程图图2是EmMAC机制伪长前导域工作示意图。图3是802.15.4协议规定的MAC头简单示意图图4是EmMAC机制结构简图。图5是EmMAC模块的MAC包头格式。图6是EmMAC机制工作示意图。图7是EmMAC发送流程图。图8是EmMAC接收流程图。具体实施例下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明本发明是在MSP430+CC2420的硬件平台上实现，工作频率是4MHz，而本发明低负载无线传感器网络MAC层监听休眠方法在具体实施时首先要使新节点在无线传感器网络中建立同步调度表，所述同步调度表指同步包、捎带包、数据包和其ACK包的剩余时间域，即下一个睡眠的时间，其意义是告知邻居节点还需占用信道多长时间即相当于预约了信道整个消息发送所需要的时间，而且每个接收节点在收到同步包或捎带包后将根据该域值迅速调整自己的两个唤醒计时器的相关值，以此方法达到各节点同步。在本发明中，所述无线传感器网络中新节点事先建立同步调度表指，无线传感器网络的第一个节点及以后加入该网络的节点均设置一个发射定时器和一个同步唤醒定时器，而所述发射定时器和同步唤醒定时器的周期均为EniMAC周期，所述发射定时器的触发时间需比同步唤醒定时器时间提前，且网络内所有节点的同类触发器触发时间相同；如图2所示，在无线传感器网络建立节点同步调度表阶段中，发射节点发射的前导域为伪长前导域，也就是说发射节点使用"伪长前导域"代替长前导域的功能，长前导域不是由CC2420射频芯片自动生成，而是由多个前导包组合而成，而前导包实际上就是数据包，故长前导域称为伪长前导域，伪长前导域采用的实现方法是预先将一个前导包装入CC2420射频芯片的缓冲区中，然后就不断的给CC2420发送命令发送同一个前导包，而不是重新装入新包；在802.15.4中定义的MAC头的DSN字段中，实际被使用的只有7bit,其最高位并没有被使用，因此本具体实施例利用该位标识包类型，即如果DSN的最高位为1,则表示本包是前导包，为0则表示是普通数据包。在新节点事先建立同步调度表阶段中，由于各个邻居节点有可能在各段时间里醒来监听信道，为了保证邻居节点能收到前导域并接收前导域后面的数据包，发射节点的前导域长度必须比EmMAC周期即所述发射定时器和同步唤醒定时器的周期略长才行，因此，在本具体实施例中，本发明将伪长前导域的长度设置为可覆盖512ms的时间，这里所述的512ms的时间指EmMAC周期；根据伪长前导域的长度，MAC层可以计算出前导包的个数。本发明中新节点事先建立同步调度表阶段包括被动子阶段、主动子阶段和完成子阶段；所述被动子阶段的步骤如下步骤a:节点将射频一直打开，被动等待一个EmMAC周期以便能接收到邻居节点发出的同步包；步骤b:如果在此期间收到同步包，那么根据同步包的信息建立调度表，然后广播自己的调度表后进入完成子阶段；如果一直没有收到同步包则节点转入主动子阶段。在本具体实施例中，由于在无线传感器网络建立第一个节点同歩调度表之前，无线传感器网络还没有已建立调度表的节点即节点没有收到同步包，故本发明在实施时节点是由被动子阶段进入主动子阶段的，如图1所示，所述主动子阶段的步骤如下步骤a:先发送一个时间长度略长于EiiiMAC周期的伪长前导域，然后再广播发送一个请求同步包，并等待一个固定时间；步骤b:如果在这段时间内收到同步包，则根据同步包的信息来设置调度表，然后广播自己的调度表后进入完成子阶段，如果在这段时间内没有收到同步包，再次发送请求同步包，重复步骤b;步骤C:当发送请求同步包的数量达到一个阈值的时候，就认为全网节点均未建立调度表，因而使用预置的调度信息设置调度表；如果没有达到阈值就收到了同步包，则根据同步包的信息建立调度表，设置成功后广播自己的调度表，并进入完成子阶段。在本发明中，所述完成子阶段指每个节点已经设置好与全网同步的一个发射定时器和一个同步唤醒定时器，建立了调度表，并向邻居节点广播了自己的调度表，进入正常的EraMAC工作机制，节点可正常工作。在本具体实施例中，本发明中节点在正常工作阶段中采用的是EmMAC工作机制，EmMAC工作机制是本申请人定义的名称，其中文意思为同步型MAC机制，如图4所示，该机制将MAC层分为CSMA分层和EmMAC分层，CSMA分层完成基本的收发包功能，包括由CSMA协议完成信道监听，由RTS/CTS机制和NAV机制完成冲突避免、超时处理及串音避免功能。EmMAC分层运用EmMAC协议，完成同步、梢带功能，并支持产生前导包机制和底层信道监测、重发机制。如图5所示，为了保持CSMA模块和EmMAC模块在处理包时的独立性，本实施例将MAC层包头的type字段分成两段，type字段的高4bit用于表示CSMA模块的包类型，Type字段的低4bit用于EmMAC分层的包类型。如图3所示，本实施例将EmMAC模块MAC包头的DSN的最高位设置为1表示本包是前导域包，然后不断重复发送最先的那个前导包，直到发送完所需的前导包个数，接着发同步请求包，确定还是所有的节点都没有调度，则用预置的调度信息512ms设置调度表，如图3所示，同时将EmMAC模块MAC包头的DSN字段的最高位设置标识为前导包即设置为0表示发的是普通包，并广播自己的调度表。接下来第二个节点加入网络，则可通过上述被动子阶段接收到第一个节点的同步包，并按照第一个节点的调度表值设置自己的调度表。在本具体实施例中，如图6所示，黑色矩形表示同步唤醒定时器触发节点醒来后的信道监听时段，所述发射节点在正常工作时使用的是短前导域；所述短前导域的长度比监听时间略长且覆盖接收节点的信道监听时间，从而保证接收节点能够监测到信道繁忙状态，并接收前导域后面的数据包。如图6所示，发送节点若要发送数据，必须在邻居节点的同步唤醒定时器触发并开始信道检测之前，提前醒来处理并完成第一次信道载波监听和前导包的载入。本实施例通过上述方式给每个节点设置一个同步唤醒定时器和一个发射定时器，建立好自已的调度表后加入到无线传感器网络。节点同时在一段时间内睡眠，在睡眠中关闭它的无线电。每隔512ms秒定时触发，唤醒节点打开射频监听信道，所有节点取相同的睡眠和唤醒时间。如图7所示，本发明所述EmMAC工作机制规定在一个EraMAC周期里只发送一包，第一次载波侦听确认通道空闲，则调用物理层接口，开始发送前导包。发射完毕开始进行第二次信道载波监听。若通道空闲，则开始发送数据块；若通道忙，则等待下一轮重发。若第一次载波侦听确认通道忙，则关闭射频，进入睡眠等待重发。只有第一次载波监听成功的节点才能进入第二次载波监听。如图7所示，本发明所述节点正常阶段发送数据的步骤为步骤a、发射定时器触发，若有数据发送，转步骤b，；否则等同步唤醒定时器触发，转为接收状态；步骤b:开启射频，开始第一次18个随机采样窗口的信道载波监听；若通道空闲，转步骤c，否则转步骤d:步骤c:发送前导包，并进行第二次824个随机采样窗口的信道载波监听，若通道空闲，转步骤e，否则转步骤d;步骤d:关闭射频，进入睡眠等待重发；步骤e:发送数据包；步骤f、发送结束，向网络层或者应用层报告发送数据成功。如图9所示，本发明所述节点正常阶段接收数据的步骤为步骤a:若发射定时器触发时有数据发送，则进入发送状态；若无数据包发送，则等待唤醒时间到后同步唤醒定时器触发，启动射频开始采样窗口为1的信道监测；若信道空闭，则关闭射频进入睡眠；若信道繁忙，则转步骤b;步骤b:等待接收前导包结束；若等待接收前导包超时，则关闭射频进入睡眠；若前导包接收结束时未超时，则转步骤C;步骤C:接收数据包，并对其进行分类处理。若接收到数据包，则通知上层，并关闭射频进入睡眠；若接收到的是广播包或同步包，则利用同步信息更正调度表，然后关闭射频，进入睡眠。而在本具体实施例中，所述节点的发送流程为发射定时器触发，因有数据发送，开启射频，开始第一次18个随机釆样窗口的信道载波监听，监测时可能存在3种情况。情况①通道繁忙，关闭射频，进入睡眠等待重发。情况(D:通道空闲，发送前导域，其长度比监听时间略长，发送完后进行第二次824个随机采样窗口的信道载波监听，又测得通道空闲，接着发送数据包，发送结束，向网络层或者应用层报告发送数据成功；情况③在第二次信道载波监听中测得通道繁忙，关闭射频，进入睡眠等待重发。在本具体实施例中，所述节点的接收流程为发射定时器触发，无数据包发送，节点等待唤醒时间到后同步唤醒定时器触发，然后自动射频开始采样窗口为1的信道监测；监测时可能存在3种情况。情况①信道空闭，关闭射频，进入睡眠；情况②信道繁忙，接收前导包。接收时间未超过8ms，接着接收数据包。若接收的是纯数据包，则接收完毕后通知上层关闭射频进入睡眠；若接收到的是广播包或同步包，则利用同步信息更正调度表，然后关闭射频进入睡眠。情况(D:前导包的接收时间超过8ms,关闭射频进入睡眠。如图5所示，在此过程中MAC层包头type字段的高4bit用来表示CSMA分层的包类型，type字段的低4bit用于表示EmMAC层的包类型，本发明通过广播发送专用的同步包或利用广播包的捎带来清除时钟漂移，因type字段己标识广播包，不必再用目的地址为OxFFFF来指出是广播包，而目的地址恰好为2字节，与调度信息字长一样，正好用来作为本节点剩余时间域，完成捎带功能，即可以把广播包同时作为同步包来处理。本具体实施例中的同步包格式为<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>其中OOAAH为剩余时间域值。本具体实施中，广播包捎带同步信息的格式为:<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>其中OOAAH为剩余时间域值。权利要求1.一种低负载无线传感器网络MAC层监听休眠方法，它包括以下两个阶段1)、新节点事先建立同步调度表阶段；2)、节点正常工作阶段；所述新节点事先建立同步调度表指，无线传感器网络的第一个节点及以后加入该网络的节点均需设置一个发射定时器和一个同步唤醒定时器，所述发射定时器和同步唤醒定时器的周期均为EmMAC周期，所述发射定时器的触发时间需比同步唤醒定时器时间提前，且网络内所有节点的同类触发器触发时间相同，在此阶段发射节点发射的前导域为伪长前导域，所述伪长前导域的长度略长于EmMAC周期；所述节点正常工作阶段指，全网的节点同步周期性唤醒，以便接收数据或转入睡眠，并完成发送数据和维持所有节点同步功能；所述节点正常工作阶段采用的是EmMAC工作机制；所述EmMAC工作机制指同步型MAC机制，它包括能完成基本收发包功能的CSMA分层和能完成同步、捎带功能并支持产生前导包机制和底层信道监测、重发机制的EmMAC分层；所述CSMA分层包括完成信道监听的CSMA协议以及完成冲突避免、超时处理及串音避免功能的RTS/CTS机制和NAV机制；所述发射节点在正常工作时使用短前导域；所述短前导域的长度比监听时间略长且覆盖接收节点的信道监听时间。2、根据权利要求1所述的低负载无线传感器网络MAC层监听休眠方法，其特征在于所述新节点事先建立同步调度表阶段包括被动子阶段、主动子阶段和完成子阶段；所述被动子阶段的步骤如下步骤a:节点将射频一直打开，被动等待一个EmMAC周期以便能接收到邻居节点发出的同步包；步骤b:如果在此期间收到同歩包，那么根据同步包的信息建立调度表，然后广播自己的调度表后进入完成子阶段；如果一直没有收到同步包则节点转入主动子阶段；所述主动子阶段的步骤如下步骤a:先发送一个时间长度略长于EmMAC周期的伪长前导域，然后再广播发送一个请求同步包，并等待一个固定时间；步骤b:如果在这段时间内收到同步包，则根据同步包的信息来设置调度表，然后广播自己的调度表后进入完成子阶段，如果在这段时间内没有收到同步包，再次发送请求同步包，重复步骤b;步骤C:当发送请求同步包的数量达到一个阈值的时候，就认为全网节点均未建立调度表，因而使用预置的调度信息设置调度表；如果没有达到阈值就收到了同步包，则根据同步包的信息建立调度表，设置成功后广播自己的调度表，并进入完成子阶段；所述完成子阶段指每个节点已经设置好与全网同步的一个发射定时器和一个同步唤醒定时器，建立了调度表，并向邻居节点广播自己的调度表，进入正常的EmMAC工作机制，节点可正常工作。3、根据权利要求1或2所述的低负载无线传感器网络MAC层监听休眠方法，其特征在于所述伪长前导域指，前导域由多个数据包组合而成，且前导域的长度必须比EmMAC周期略长；采用的实现方法是预先将一个前导包装入CC2420射频芯片的缓冲区中，然后就不断的给CC2420发送命令发送同一个前导包，而不是重新装入新包；在802.15.4中定义的MAC头的DSN字段中，实际被使用的只有7bit，其最高位并没有被使用；所述DSN的最高位为1时表示本包为前导包；所述DSN的最高位为0时表示本包为普通数据包。4、根据权利要求1或2所述的低负载无线传感器网络MAC层监听休眠方法，其特征在于所述的同步包和请求同步包的格式为MAC层包头剩余时间域(2byte)CRC(2byte)所述RTS/CTS机制中的RTS包和CTS包也带有两个字节的剩余时间域。5、根据权利要求4所述的低负载无线传感器网络MAC层监听休眠方法，其特征在于所述MAC层包头的type字段分为两段，type字段的髙4bit标识CSMA分层的包类型，type字段的低4bit标识EmMAC分层的包类型。6、根据权利要求1所述的低负载无线传感器网络MAC层监听休眠方法，其特征在于所述节点正常阶段发送数据的步骤为步骤a、发射定时器触发，若有数据发送，转步骤b;否则等同步唤醒定时器触发，转为接收状态；步骤b:开启射频，开始第一次18个随机采样窗口的信道载波监听；若通道空闲，转步骤C，否则转步骤d;步骤C:发送短前导包，并进行第二次824个随机采样窗口的信道载波监听，若通道空闲，转步骤e，否则转步骤d;步骤d:关闭射频，进入睡眠等待重发；步骤e:发送数据包；步骤f、发送结束，向网络层或者应用层报告发送数据成功。7、根据权利要求1所述的低负载无线传感器网络MAC层监听休眠方法，其特征在于所述节点正常阶段接收数据的步骤为步骤a:若发射定时器触发时有数据发送，则进入发送状态；若无数据包发送时，则等待唤醒时间到后同步唤醒定时器触发，启动射频开始采样窗口为1的信道监测；若信道空闭，则关闭射频进入睡眠；若信道繁忙，则转步骤b;步骤b:等待接收前导包结束；若等待接收前导包超时，则关闭射频进入睡眠；若前导包接收结束时未超时，则转步骤C;步骤C:接收数据包，并对其进行分类处理。若接收到数据包，则通知上层，并关闭射频进入睡眠；若接收到的是广播包或同步包，则利用同步信息更正调度表，然后关闭射频，进入睡眠。全文摘要本发明公开了一种低负载无线传感器网络MAC层监听休眠方法，包括节点建立同步调度表阶段以及采用EmMAC工作机制的节点正常工作阶段；节点在正常工作阶段中当唤醒定时器触发时开启射频进行信道检测，而发送节点若要发送数据，必须在EmMAC周期之前提前醒来；EmMAC工作机制将MAC层分为CSMA分层和EmMAC分层；本发明通过全网节点使用同步睡眠唤醒机制、短前导包、伪前导域机制和二段信道载波监听，使得节点的空闲时间减少，睡眠时间大为增加，同时调度表只记载本节点的剩余时间域，并在数据收发时引入了各种低功耗技术如冲突避免、超时处理、串音避免等，从而使本发明大大提高了节能率，达到了超低功耗的设计目标。文档编号H04L12/28GK101282335SQ20081006204公开日2008年10月8日申请日期2008年5月20日优先权日2008年5月20日发明者黄一春申请人:浙江大学宁波理工学院