一种实现mac层接入的方法及传感器节点的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线体域网技术，尤指一种实现媒体访问控制（MAC)层接入的方法及 传感器节点。
【背景技术】
[0002] 在如今大数据时代的大背景下，一系列基于大数据的应用给工程、商业乃至医疗 领域带来了新的挑战和机遇。在送场数据革命中，随着无线通信和半导体技术的快速发展， 用于人体生理信息采集的无线传感器变得日益小巧实用，送使得无线传感器所采集到的人 体生理信息呈现出爆炸式的增长。送些海量的非结构化数据给由各种适用于人体的传感器 所组成的无线体域网带来了新的挑战。
[0003] 无线体域网通常由各种遍布于体内外的医用传感器节点（Node)和一个中必节点 化ub)组成，是一种用于体表或体内生物体征信息的监控及部分无线应用的短距离低功耗 无线通信网络。典型的无线体域网的组成如图1所示。无线体域网主要有W下Η个特点： 一是，节点间通信距离短（体表附近），网络拓扑多为星形拓扑；二是，面向医疗应用的传感 器通常为可穿戴或者需要植入体内的传感器，考虑到人体舒适性和体内植入的难度，无线 体域网对传感器的体积和功耗都有较为严格的要求；Η是，各传感器节点产生的业务，尤其 是紧急业务应能及时可靠地传输到化b。
[0004] 传感器节点的主要功耗在于无线射频模块的收发W及MAC上，中必节点由于需 要做汇聚及与外部网关或远程控制中必通信的任务，功耗相对会大一点。在无线体域网 送种多个传感器节点共用一个信道的分布式网络中，MAC层常用的接入方式为载波（媒 体）监听多重存取（CSMA, Carrier Sense Multiple Access)/冲突避免（CA, Collision Avoidance)，由CSMA/CA的基本原理可知，其不可避免地会产生冲突及重传，送将会导致较 多的能量消耗。IE邸802. 15. 6中规定的CSMA/CA，虽然对不同用户优先级的业务采用了 不同的竞争窗口值（CW)，但其退避规则仍和原始CSMA/CA大致相同，送也就意味着在节点 数目增多时，传输数据包时的冲突概率将会大大增加，为了尽可能保证各传感器节点采集 的生理信息的可靠、高效传输，延长无线体域网的持续生存时间，一种低功耗、低时延的MAC 层接入方法亟待被提出应用。
[0005] 在申请号为"201310141601. X"，发明名称为"一种实时任务调度的医疗体域网 MAC接入方法"的申请中，公开的MAC接入方案需要使用冲突解决队列和数据传输队列两种 队列，同时还引入了微时隙和数据时隙来分别传输接入请求和无冲突数据。送种方案虽然 可W根据节点和网络的实际情况动态调整网络中节点的传输顺序W提高服务质量，但是， 同时也不可避免地增加了 MAC层协议的复杂性，在实际应用中是难W实现的。
[0006] 在无线体域网尤其是应用于医疗领域的体域网中，紧急业务的传输是一项重要的 衡量指标，相关技术中提出的在超顿中插入适量的小的空闲时隙专口用于紧急业务的传输 的方案，虽然送些空闲时隙的数目可W由统计规律给出一些参考，但是在实际应用中还是 会产生一些不必要的时隙浪费，送将降低全网的吞吐量；而且在实际的医疗场景中，紧急业 务出现的频率通常不会太高，因此送种方法实用性并不高。
[0007] 在IE邸802. 15. 6协议中，传感器节点在传输数据包时，首先根据相应数据包的 用户优先级选取相应的竞争窗口 CW，然后从[1，CW]中随机选取一个数作为退避计数器的 值，进行退避计数。在退避计数器件，传感器节点侦听信道：若信道状态为空闲，则退避计数 器减1 ;若信道状态为忙，则退避计数器的值被锁住，直到再次侦听到信道状态为空闲，退 避计数器的值从刚才被锁住的值继续做减1计数。直到退避计数器的值递减为0,此时，传 感器节点开始发送数据包。送种静态的CSMA/CA接入协议实现起来虽然较为简单，但是，对 于无线体域网（WBAN)而言，不同传感器节点的采样率和数据格式（如必率和血压信息）不 尽相同，因此，对于不同节点来说，其数据到达率往往相差较大；由于医疗应用需求，同一传 感器节点的采样率在人体处于不同生理状态时其数据采样率也略微有些变化，比如，在必 电图巧CG)监测中，对于出现可疑的紧急状况时，会提高采样率W提供更为详细的信息，也 就是说，对于同一节点其数据包到达率在不同时刻也不太一样。
[0008] 现有CSMA/CA接入协议实现的MAC层接入方法中，缺乏根据各传感器节点数据队 列中缓存的数据包长度动态调整发包数的策略，因此，造成了数据包较多的传感器节点不 能及时接入信道。此外，当某个传感器节点获得信道使用权时，由于节点发送数据包的个数 是一个固定的值，送样，数据包多的传感器节点并不能实时调整W满足发送较多的数据包， 不利于高效利用时隙资源，从而浪费了不必要的控制开销。
【发明内容】
[0009] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种实现MAC层接入的方法及传感器节点， 能够实时调整数据包的发包数，高效利用时隙资源，从而避免不必要的控制开销的浪费。
[0010] 为了达到本发明目的，本发明提供了一种实现媒体访问控制MAC层接入的方法， 包括：传感器节点基于当前数据队列中缓存包的数目，确定退避计数器的初始值；
[0011] 在退避计数过程中，传感器节点侦听信道并根据信道状况更新退避计数器，直至 退避计数器计满，传感节点发送自身的数据包。
[0012] 所述确定退避计数器的初始值具体包括：
[0013] 在所述传感器节点发包前，从竞争窗口 [1，CW]中随机选取一个值作为所述退避 计数器的初始值；其中，
[0014] 竞争窗口值CW为预先设置的阔值CWm。、与当前数据队列中缓存包的数目的值L。。。 之差的差值。
[0015] 所述当前数据队列中缓存包的数目L。。。大于或等于阔值CWm。、时，所述竞争窗口值 CW取值为所述阔值CWm。、。
[0016] 所述直至退避计数器计满，传感节点发送自身的数据包具体包括：
[0017] 启动所述确定好的退避计数器并开始退避计数；
[0018] 所述传感器节点侦听信道；如果信道空闲，所述退避计数器减1 ;如果信道忙，锁 住所述退避计数器的值，直到再次侦听到信道空闲，从所述退避计数器被锁住的值继续进 行减1的计数处理；
[0019] 直至退避计数器值减到0,所述传感器节点发送数据队列中的数据包；其中，所述 传感器节点发送的数据包的个数为从[1，L"J中随机选取一个值。
[0020] 本发明还公开了一种传感器节点，至少包括预处理模块、处理模块；
[0021] 其中，预处理模块，用于基于当前数据队列中缓存包的数目，确定退避计数器的初 始值；
[0022] 处理模块，用于启动确定的退避计数器，在退避计数过程中，传感器节点侦听信道 并根据信道状况更新退避计数器，直至退避计数器计满，传感节点发送自身的数据包。
[0023] 所述预处理模块具体用于：
[0024] 在所述传感器节点发包前，从竞争窗口 [1，CW]中随机选取一个值作为退避计数 器的初始值；其中，竞争窗口值CW为预先设置的阔值CWm。、与当前数据队列中缓存包的数目 L。。。之差的差值。
[00巧]在所述当前数据队列中缓存包的数目L。。。大于或等于所述阔值CWm。、时，所述竞争 窗口值CW取值为所述阔值CWm。、。
[0026] 所述处理模块具体用于：
[0027] 启动所述确定好的退避计数器并开始退避计数；
[0028] 侦听信道；如果信道空闲，所述退避计数器减1 ;如果信道忙，锁住所述退避计数 器的值，直到再次侦听到信道空闲，从所述退避计数器被锁住的值继续进行减1的计数处 理；
[0029] 直至退避计数器值减到0,发送数据队列中的数据包；其中，所述发送的数据包的 个数为从[1，UJ中随机选取一个值。
[0030] 与现有技术相比，本申请技术方案包括传感器节点基于当前数据队