本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)施例公開了一種信道接入方法，應(yīng)用于無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，所述節(jié)點(diǎn)設(shè)備根據(jù)信道利用率值及自身保存的退避指數(shù)，確定退避單元的數(shù)量，根據(jù)所述退避單元的數(shù)量，進(jìn)行退避處理；退避處理后，判斷當(dāng)前信道為空閑狀態(tài)，再判斷自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位為空閑狀態(tài)，將自身保存的競(jìng)爭(zhēng)窗口值減1，判斷減1后的競(jìng)爭(zhēng)窗口值為零時(shí)，則接入所述信道。由于本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)施例中，在傳統(tǒng)的CSMA/CA信道接入機(jī)制中引入了對(duì)信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位的狀態(tài)的判斷，使節(jié)點(diǎn)設(shè)備更加穩(wěn)定地接入信道，且對(duì)于不同優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備來說，優(yōu)先級(jí)越高的節(jié)點(diǎn)設(shè)備其初始的競(jìng)爭(zhēng)窗口值和保存的退避指數(shù)越小，使得優(yōu)先級(jí)越高的節(jié)點(diǎn)設(shè)備有越大的概率接入信道。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，特別涉及一種信道接入方法、裝置及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，會(huì)存在多個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備向某個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，而無線傳感網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備只有一個(gè)射頻收發(fā)器，因此只能同時(shí)和一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而且針對(duì)大多數(shù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備來說，只能處于接收數(shù)據(jù)或發(fā)送數(shù)據(jù)其中的一種狀態(tài)。IEEE802.15.4協(xié)議采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，載波偵聽多路訪問/沖突避免)信道接入機(jī)制，用于避免因多個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備同時(shí)向一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)而造成的數(shù)據(jù)碰撞沖突。CSMA/CA算法的研究大多都集中在退避算法上，主要包含以下幾種算法。MILD倍性增加線性減少算法，該算法的主要思想是當(dāng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備出現(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)沖突時(shí)，節(jié)點(diǎn)設(shè)備就將自身競(jìng)爭(zhēng)窗口加倍，當(dāng)成功發(fā)送數(shù)據(jù)后，節(jié)點(diǎn)設(shè)備就線性減小自身競(jìng)爭(zhēng)窗口。PP-CSMA/CA信道接入算法，該算法的主要思想是將命令幀和業(yè)務(wù)幀區(qū)分優(yōu)先級(jí)，命令幀為高優(yōu)先級(jí)，數(shù)據(jù)幀為低優(yōu)先級(jí)。對(duì)于不同優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)幀，競(jìng)爭(zhēng)窗口CW取不同的值，而當(dāng)信道檢測(cè)為忙時(shí)，高優(yōu)先級(jí)幀退避指數(shù)BE保持不變，CW取1，而低優(yōu)先級(jí)的則線性增加。DA-CSMA/CA信道接入算法，該算法將節(jié)點(diǎn)設(shè)備區(qū)分不同的優(yōu)先級(jí)，將macMaxBE，macMinBE，CW根據(jù)優(yōu)先級(jí)取不同的值。該算法利用上一次退避指數(shù)的值與上一次信道空閑評(píng)估的次數(shù)的比值來表示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)流量。將該比值值劃分不同的區(qū)間，如果小于最小值，則BE取最小值macMinBE，如果P值大于最大值，則BE取BE0，如果在最小值和最大值之內(nèi)，則利用特征公式計(jì)算BE的值。ECSMA/CA信道接入算法，該算法是一種增強(qiáng)型的CSMA/CA信道接入算法。該算法引入?yún)?shù)FT，利用信道空閑評(píng)估的結(jié)果，通過判斷CW和FT的值，決定是否執(zhí)行下一次的退避，F(xiàn)T如果是1，則表示上次信道空閑評(píng)估之前執(zhí)行了退避，則下次無需再退避，從而減少了不必要的退避。針對(duì)時(shí)延敏感、丟包敏感的工業(yè)級(jí)、航天級(jí)、軍品級(jí)領(lǐng)域，上述各種信道接入算法由于其穩(wěn)定性、可行性、易用性的差異非常大，并沒有得到實(shí)際應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)實(shí)施例公開了一種信道接入方法、裝置及系統(tǒng)，能夠使節(jié)點(diǎn)設(shè)備對(duì)信道狀態(tài)的評(píng)估更加準(zhǔn)確，穩(wěn)定性更好。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)實(shí)施例公開了一種信道接入方法，應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，所述方法包括步驟：A、接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的信道利用率值，根據(jù)所述信道利用率值及自身保存的退避指數(shù)，確定退避單元的數(shù)量，根據(jù)所述退避單元的數(shù)量，進(jìn)行退避處理；B、退避處理后，判斷當(dāng)前信道是否為空閑狀態(tài)；如果是，判斷自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位是否為空閑狀態(tài)，如果是，則將自身保存的競(jìng)爭(zhēng)窗口值減1，判斷減1后的競(jìng)爭(zhēng)窗口值是否為零，如果是，則接入所述信道；當(dāng)自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位非空閑狀態(tài)時(shí)，則將自身保存的默認(rèn)競(jìng)爭(zhēng)窗口值減1，判斷減1后的競(jìng)爭(zhēng)窗口值是否為零，如果是，則接入所述信道，其中，所述節(jié)點(diǎn)設(shè)備的優(yōu)先級(jí)越高，其默認(rèn)競(jìng)爭(zhēng)窗口值越小。進(jìn)一步地，在所述退避處理后，所述方法還包括：當(dāng)當(dāng)前信道非空閑狀態(tài)時(shí)，判斷自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位是否為空閑狀態(tài)，如果是，則將自身保存的默認(rèn)競(jìng)爭(zhēng)窗口值減1，并將自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位調(diào)整為繁忙狀態(tài)，判斷自身當(dāng)前保存的競(jìng)爭(zhēng)窗口值是否為零，如果是，將自身保存的退避次數(shù)加1，判斷退避次數(shù)加1后是否大于設(shè)定的次數(shù)閾值，如果否，將當(dāng)前保存的競(jìng)爭(zhēng)窗口值恢復(fù)為默認(rèn)值，并返回步驟A。進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述信道利用率值及自身保存的退避指數(shù)，確定退避單
元的數(shù)量包括：根據(jù)所述退避指數(shù)、信道利用率值及預(yù)設(shè)的第一公式，確定退避單元的數(shù)量，其中所述預(yù)設(shè)的第一公式包括：其中，W表示所述退避單元的數(shù)量，η表示所述信道利用率值，BE表示退避指數(shù)，[0,2BE-1]表示在0和2BE-1間隨機(jī)取一個(gè)正整數(shù)，運(yùn)算符表示向下取整數(shù)。進(jìn)一步地，自身保存的退避指數(shù)的確定過程包括：接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的最高優(yōu)先級(jí)設(shè)備包接收率值；若自身為所述最高優(yōu)先級(jí)設(shè)備，判斷接收到的所述包接收率值是否小于預(yù)設(shè)的接收率閾值，如果是，將自身當(dāng)前保存的退避指數(shù)加1，并保存所述加1后的退避指數(shù)。進(jìn)一步地，當(dāng)所述節(jié)點(diǎn)設(shè)備確定自身為最低優(yōu)先級(jí)設(shè)備時(shí)，確定退避單元的數(shù)量后，所述方法還包括：接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的平均包傳輸時(shí)間值；判斷所述退避單元的數(shù)量是否小于所述平均包傳輸時(shí)間值與退避單元的比值；如果是，則將平均包傳輸時(shí)間值與退避單元的比值+3確定為更新后的退避單元的數(shù)量。本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種信道接入裝置，應(yīng)用于無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，所述裝置包括：確定退避處理模塊，用于接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的信道利用率值，根據(jù)所述信道利用率值及自身保存的退避指數(shù)，確定退避單元的數(shù)量，根據(jù)所述退避單元的數(shù)量，進(jìn)行退避處理；判斷模塊，用于退避處理后，判斷當(dāng)前信道是否為空閑狀態(tài)；接入模塊，用于當(dāng)判斷模塊的判斷結(jié)果為是時(shí)判斷自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)
識(shí)位是否為空閑狀態(tài)，如果是，則將自身保存的競(jìng)爭(zhēng)窗口值減1，判斷減1后的競(jìng)爭(zhēng)窗口值是否為零，如果是，則接入所述信道，當(dāng)自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位非空閑狀態(tài)時(shí)，則將自身保存的默認(rèn)競(jìng)爭(zhēng)窗口值減1，判斷減1后的競(jìng)爭(zhēng)窗口值是否為零，如果是，則接入所述信道，其中，所述節(jié)點(diǎn)設(shè)備的優(yōu)先級(jí)越高，其默認(rèn)競(jìng)爭(zhēng)窗口值越小。本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種信道接入系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括協(xié)調(diào)器和至少兩個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，所述協(xié)調(diào)器與所有節(jié)點(diǎn)設(shè)備無線連接，每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備被預(yù)先設(shè)置了接入信道的優(yōu)先級(jí)，其中：所述協(xié)調(diào)器，用于發(fā)送信道利用率值；所述節(jié)點(diǎn)設(shè)備，用于接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的信道利用率值，根據(jù)所述信道利用率值及自身保存的退避指數(shù)，確定退避單元的數(shù)量，根據(jù)所述退避單元的數(shù)量，進(jìn)行退避處理；退避處理后，判斷當(dāng)前信道是否為空閑狀態(tài)，如果是，判斷自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位是否為空閑狀態(tài)，如果是，則將自身保存的競(jìng)爭(zhēng)窗口值減1，判斷減1后的競(jìng)爭(zhēng)窗口值是否為零，如果是，則接入所述信道，當(dāng)自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位非空閑狀態(tài)時(shí)，則將自身保存的默認(rèn)競(jìng)爭(zhēng)窗口值減1，判斷減1后的競(jìng)爭(zhēng)窗口值是否為零，如果是，則接入所述信道。進(jìn)一步地，所述協(xié)調(diào)器，具體用于：在預(yù)設(shè)的統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，計(jì)算所述信道上出現(xiàn)的所有數(shù)據(jù)包的總幀長(zhǎng)；根據(jù)預(yù)設(shè)的所述信道的傳輸速率，獲得在該信道上傳輸所述所有數(shù)據(jù)包所需的時(shí)間；根據(jù)在該信道上傳輸所述所有數(shù)據(jù)包所需的時(shí)間，和預(yù)設(shè)的統(tǒng)計(jì)周期的時(shí)長(zhǎng)，獲得當(dāng)前的信道利用率值。進(jìn)一步地，所述協(xié)調(diào)器，還用于在預(yù)設(shè)的統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，根據(jù)所述協(xié)調(diào)器接收到的最高優(yōu)先級(jí)設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)與該協(xié)調(diào)器接收到的總數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，得到所述最高優(yōu)先級(jí)設(shè)備包接收率值，并發(fā)送所述最高優(yōu)先級(jí)設(shè)備包接收率值；所述節(jié)點(diǎn)設(shè)備，具體用于接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的最高優(yōu)先級(jí)設(shè)備包接收率值；若自身為所述最高優(yōu)先級(jí)設(shè)備，判斷接收到的所述包接收率值是否小于預(yù)設(shè)的
接收率閾值，如果是，將自身當(dāng)前保存的退避指數(shù)加1，并保存所述加1后的退避指數(shù)。進(jìn)一步地，所述協(xié)調(diào)器，還用于在預(yù)設(shè)的統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，統(tǒng)計(jì)在該段時(shí)間內(nèi)獲得的總數(shù)據(jù)包數(shù)和總數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間，得到所述平均包傳輸時(shí)間并發(fā)送；所述節(jié)點(diǎn)設(shè)備，還用于判斷所述退避單元的數(shù)量是否小于所述平均包傳輸時(shí)間值與退避單元的比值本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種信道接入方法，其特征在于，應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，所述方法包括步驟：A、接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的信道利用率值，根據(jù)所述信道利用率值及自身保存的退避指數(shù)，確定退避單元的數(shù)量，根據(jù)所述退避單元的數(shù)量，進(jìn)行退避處理；B、退避處理后，判斷當(dāng)前信道是否為空閑狀態(tài)；如果是，判斷自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位是否為空閑狀態(tài)，如果是，則將自身保存的競(jìng)爭(zhēng)窗口值減1，判斷減1后的競(jìng)爭(zhēng)窗口值是否為零，如果是，則接入所述信道；當(dāng)自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位非空閑狀態(tài)時(shí)，則將自身保存的默認(rèn)競(jìng)爭(zhēng)窗口值減1，判斷減1后的競(jìng)爭(zhēng)窗口值是否為零，如果是，則接入所述信道，其中，所述節(jié)點(diǎn)設(shè)備的優(yōu)先級(jí)越高，其默認(rèn)競(jìng)爭(zhēng)窗口值越小。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種信道接入方法，其特征在于，應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，所述方法包括步驟：A、接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的信道利用率值，根據(jù)所述信道利用率值及自身保存的退避指數(shù)，確定退避單元的數(shù)量，根據(jù)所述退避單元的數(shù)量，進(jìn)行退避處理；B、退避處理后，判斷當(dāng)前信道是否為空閑狀態(tài)；如果是，判斷自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位是否為空閑狀態(tài)，如果是，則將自身保存的競(jìng)爭(zhēng)窗口值減1，判斷減1后的競(jìng)爭(zhēng)窗口值是否為零，如果是，則接入所述信道；當(dāng)自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位非空閑狀態(tài)時(shí)，則將自身保存的默認(rèn)競(jìng)爭(zhēng)窗口值減1，判斷減1后的競(jìng)爭(zhēng)窗口值是否為零，如果是，則接入所述信道，其中，所述節(jié)點(diǎn)設(shè)備的優(yōu)先級(jí)越高，其默認(rèn)競(jìng)爭(zhēng)窗口值越小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述退避處理后，所述方法還包括：當(dāng)當(dāng)前信道非空閑狀態(tài)時(shí)，判斷自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位是否為空閑狀態(tài)，如果是，則將自身保存的默認(rèn)競(jìng)爭(zhēng)窗口值減1，并將自身保存的信道狀態(tài)標(biāo)識(shí)位調(diào)整為繁忙狀態(tài)，判斷自身當(dāng)前保存的競(jìng)爭(zhēng)窗口值是否為零，如果是，將自身保存的退避次數(shù)加1，判斷退避次數(shù)加1后是否大于設(shè)定的次數(shù)閾值，如果否，將當(dāng)前保存的競(jìng)爭(zhēng)窗口值恢復(fù)為默認(rèn)值，并返回步驟A。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述信道利用率值及自身保存的退避指數(shù)，確定退避單元的數(shù)量包括：根據(jù)所述退避指數(shù)、信道利用率值及預(yù)設(shè)的第一公式，確定退避單元的數(shù)量，其中所述預(yù)設(shè)的第一公式包括：其中，W表示所述退避單元的數(shù)量，η表示所述信道利用率值，BE表示退避指數(shù)，[0,2BE-1]表示在0和2BE-1間隨機(jī)取一個(gè)正整數(shù)，運(yùn)算符表示向下取整數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，自身保存的退避指數(shù)的確定過程包括：接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的最高優(yōu)先級(jí)設(shè)備包接收率值；若自身為所述最高優(yōu)先級(jí)設(shè)備，判斷接收到的所述包接收率值是否小于預(yù)設(shè)的接收率閾值，如果是，將自身當(dāng)前保存的退避指數(shù)加1，并保存所述加1后的退避指數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述節(jié)點(diǎn)設(shè)備確定自身為最低優(yōu)先級(jí)設(shè)備時(shí)，確定退避單元的數(shù)量后，所述方法還包括：接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的平均包傳輸時(shí)間值；判斷所述退避單元的數(shù)量是否小于所述平均包傳輸時(shí)間值與退避單元的比值；如果是，則將平均包傳輸時(shí)間值與退避單元的比值+3確定為更新后的退避單元的數(shù)量。6.一種信道接入裝置，其特征在于，應(yīng)用于無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，所述裝置包括：確定退避處理模塊，用于接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的信道利用率值，根據(jù)所述信道利用率值及自身保存的退避指數(shù)，確定退避單元的數(shù)量，根據(jù)所述退避單元的數(shù)量，進(jìn)行退避處理...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳帆，張偉，張洪光，范文浩，劉元安，唐碧華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京郵電大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11
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