基于多包接收的無線傳感網(wǎng)媒體接入控制方法與通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種基于多包接收的無線傳感網(wǎng)媒體接入控制方法與通信系統(tǒng)，其中，方法包括：處于空閑狀態(tài)的第一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信道的載波偵聽，若在該第一節(jié)點(diǎn)的偵聽范圍內(nèi)信道空閑，發(fā)送RTR廣播信息；第二節(jié)點(diǎn)有待發(fā)送給第一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包時(shí)，退后一個(gè)時(shí)間向第一節(jié)點(diǎn)返回RTS應(yīng)答信息；第一節(jié)點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前的信道狀態(tài)從第二節(jié)點(diǎn)中選擇M個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送ATS廣播信息；M個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分別向第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包；第一節(jié)點(diǎn)通過多包分離算法對(duì)M個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分別發(fā)送的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分離與識(shí)別，并在正確識(shí)別出數(shù)據(jù)包后向發(fā)送該數(shù)據(jù)包的相應(yīng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)返回ACK廣播信息。本發(fā)明實(shí)施例可以減小網(wǎng)絡(luò)中的控制信,息開銷，提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
【專利說明】基于多包接收的無線傳感網(wǎng)媒體接入控制方法與通信系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)，尤其是一種基于多包接收的無線傳感網(wǎng)媒體接入控制方法 與通信系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 無線傳感網(wǎng)（WSN :Wireless sensor network)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的微 型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的重 要組成部分。由于無線傳感網(wǎng)的多跳自組織特性及其存在隱終端和暴露終端問題，傳統(tǒng)基 于固定或有中心控制的無線或移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議不能滿足其要求，因此出現(xiàn)了在不 同網(wǎng)絡(luò)層面針對(duì)WSN網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，其中在媒體接入層（Media access control，MAC) 的協(xié)議如 IEEE802.11DCF MAC，避免沖突的多路訪問（multiple access with collision avoidanCe，MACA)等，通過握手機(jī)制來適應(yīng)WSN網(wǎng)絡(luò)的特殊環(huán)境。然而，上述的MAC協(xié)議都 是基于如下假設(shè)：信道無噪聲或噪聲對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的影響較小，信道接入失敗是由于不同用 戶的沖突引起的；如果沖突發(fā)生了，所有數(shù)據(jù)包必須重傳。
[0003] 近年來，隨著多用戶檢測(cè)和信號(hào)分離技術(shù)的發(fā)展，在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)多包接收 (multipacket reception, MPR)成為可能?，F(xiàn)有技術(shù)提出的一種多包接收的方法，其多包 接收的思想是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)利用信號(hào)處理方法可以同時(shí)接收多個(gè)沖突的數(shù)據(jù)包，從而避免 了傳統(tǒng)媒體訪問控制（MAC)協(xié)議中如果數(shù)據(jù)包沖突則要進(jìn)行重傳的問題，可以有效提升網(wǎng) 絡(luò)吞吐量。
[0004] 在具有MPR能力的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的MPR能力可以用矩陣S表示，假設(shè)網(wǎng)絡(luò) 共有Μ個(gè)節(jié)點(diǎn)，則S的具體形式為 ：
[0005]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于多包接收的無線傳感網(wǎng)媒體接入控制方法，其特征在于，包括： 通信網(wǎng)絡(luò)中處于空閑狀態(tài)的第一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信道的載波偵聽； 若在該第一節(jié)點(diǎn)的偵聽范圍內(nèi)信道空閑，第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送準(zhǔn)備接收RTR廣播信息表示自 己處于接收狀態(tài)； 響應(yīng)于第一節(jié)點(diǎn)周邊的第二節(jié)點(diǎn)有待發(fā)送給第一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，第二節(jié)點(diǎn)在預(yù)設(shè)輔助 發(fā)送節(jié)點(diǎn)應(yīng)答時(shí)間Λ t范圍內(nèi)隨機(jī)退后一個(gè)時(shí)間向第一節(jié)點(diǎn)返回準(zhǔn)備發(fā)送RTS應(yīng)答信息； 所述第二節(jié)點(diǎn)為N個(gè)，其中，N為不小于1的整數(shù)； 第一節(jié)點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前的信道狀態(tài)，從第二節(jié)點(diǎn)中選擇Μ個(gè)節(jié)點(diǎn)作為發(fā)送數(shù)據(jù)的目標(biāo)節(jié) 點(diǎn)，并向該Μ個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)發(fā)送ATS廣播信息；其中，Μ為不小于1且不大于Ν的整 數(shù)； Μ個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收到ATS廣播信息后，分別向第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包； 第一節(jié)點(diǎn)通過多包分離算法對(duì)Μ個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分別發(fā)送的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分離與識(shí)別，并在 正確識(shí)別出數(shù)據(jù)包后向發(fā)送該數(shù)據(jù)包的相應(yīng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)返回確認(rèn)ACK廣播信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述輔助發(fā)送節(jié)點(diǎn)應(yīng)答時(shí)間先配置 在各節(jié)點(diǎn)上；或者 在RTR廣播信息中攜帶所述輔助發(fā)送節(jié)點(diǎn)應(yīng)答時(shí)間Λ t。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括： 第一節(jié)點(diǎn)周邊的第三節(jié)點(diǎn)沒有待發(fā)送給第一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，在預(yù)設(shè)接收節(jié)點(diǎn)等待時(shí)間 Δ內(nèi)不向第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送任何信息，其中，At〈A。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述接收節(jié)點(diǎn)等待時(shí)間△預(yù)先配置在各 節(jié)點(diǎn)上；或者 在RTR廣播信息中攜帶所述接收節(jié)點(diǎn)等待時(shí)間Λ。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括： 預(yù)先根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間的平均距離與各節(jié)點(diǎn)的平均中央處理器CPU計(jì)算速 度，計(jì)算通信網(wǎng)絡(luò)中的輔助發(fā)送節(jié)點(diǎn)應(yīng)答時(shí)間與接收節(jié)點(diǎn)等待時(shí)間△并分別配置在各 節(jié)點(diǎn)上；或者 預(yù)先針對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)該節(jié)點(diǎn)與其它節(jié)點(diǎn)之間的距離、該節(jié)點(diǎn)的CPU 計(jì)算速度，計(jì)算該節(jié)點(diǎn)的輔助發(fā)送節(jié)點(diǎn)應(yīng)答時(shí)間與接收節(jié)點(diǎn)等待時(shí)間△并配置在該節(jié) 點(diǎn)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括： 第一節(jié)點(diǎn)根據(jù)第二節(jié)點(diǎn)返回的RTS應(yīng)答信息獲取當(dāng)前的信道狀態(tài)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于RTS應(yīng)答信息獲取當(dāng)前的信道狀 態(tài)包括： 所述RTS應(yīng)答信息中的特定字段攜帶有信號(hào)強(qiáng)度為固定值的導(dǎo)頻信號(hào)； 第一節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行無線信道的信道估計(jì)，根據(jù)得到的信道估計(jì)值與所述 信號(hào)強(qiáng)度的固定值確定無線信道的信道狀態(tài)，所述信道狀態(tài)包括信噪比、信道衰減與時(shí)延。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第一節(jié)點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前的信道狀 態(tài)，從第二節(jié)點(diǎn)中選擇Μ個(gè)節(jié)點(diǎn)作為發(fā)送數(shù)據(jù)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)包括： 查詢預(yù)先設(shè)置的信道狀態(tài)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)數(shù)量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲取所述當(dāng)前的信道狀態(tài) 對(duì)應(yīng)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)數(shù)量M，然后從第二節(jié)點(diǎn)中選擇Μ個(gè)節(jié)點(diǎn)作為發(fā)送數(shù)據(jù)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
9. 一種通信系統(tǒng)，其特征在于，包括通信網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)；其中： 通信網(wǎng)絡(luò)中處于空閑狀態(tài)的第一節(jié)點(diǎn)，用于進(jìn)行信道的載波偵聽；若在該第一節(jié)點(diǎn)的 偵聽范圍內(nèi)信道空閑，第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送準(zhǔn)備接收RTR廣播信息表示自己處于接收狀態(tài)；接收 到第二節(jié)點(diǎn)返回的準(zhǔn)備發(fā)送RTS應(yīng)答信息后，根據(jù)當(dāng)前的信道狀態(tài)，從第二節(jié)點(diǎn)中選擇Μ個(gè) 節(jié)點(diǎn)作為發(fā)送數(shù)據(jù)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，并向該Μ個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)發(fā)送ATS廣播信息；其中，Μ 為不小于1且不大于Ν的整數(shù)； 第一節(jié)點(diǎn)周邊的第二節(jié)點(diǎn)，用于響應(yīng)于有待發(fā)送給第一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，在預(yù)設(shè)輔助發(fā) 送節(jié)點(diǎn)應(yīng)答時(shí)間Λ t范圍內(nèi)隨機(jī)退后一個(gè)時(shí)間向第一節(jié)點(diǎn)返回RTS應(yīng)答信息；所述第二節(jié) 點(diǎn)為N個(gè)，其中，N為不小于1的整數(shù)；以及通過多包分離算法對(duì)Μ個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分別發(fā)送的 數(shù)據(jù)包進(jìn)行分離與識(shí)別，并在正確識(shí)別出數(shù)據(jù)包后向發(fā)送該數(shù)據(jù)包的相應(yīng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)返回確 認(rèn)ACK廣播信息； Μ個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，用于在接收到ATS廣播信息后，分別向第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 第一節(jié)點(diǎn)周邊的第三節(jié)點(diǎn)，用于在沒有待發(fā)送給第一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包時(shí)，在預(yù)設(shè)接收節(jié) 點(diǎn)等待時(shí)間Λ內(nèi)不向第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送任何信息，其中，At〈A。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一節(jié)點(diǎn)，還用于根據(jù)第二節(jié) 點(diǎn)返回的RTS應(yīng)答信息獲取當(dāng)前的信道狀態(tài)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述RTS應(yīng)答信息中的特定字段攜帶有 信號(hào)強(qiáng)度為固定值的導(dǎo)頻信號(hào)； 所述第一節(jié)點(diǎn)根據(jù)第二節(jié)點(diǎn)返回的RTS應(yīng)答信息獲取當(dāng)前的信道狀態(tài)時(shí)，具體根據(jù)所 述導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行無線信道的信道估計(jì)，根據(jù)得到的信道估計(jì)值與所述信號(hào)強(qiáng)度的固定值確 定無線信道的信道狀態(tài)，所述信道狀態(tài)包括信噪比、信道衰減與時(shí)延。
【文檔編號(hào)】H04W48/16GK104219735SQ201310213273
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
【發(fā)明者】張繼東, 甄宗波 申請(qǐng)人:中國(guó)電信股份有限公司