[发明专利]一种流量自适应节能媒介访问控制方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种媒介访问控制方法，特别是涉及一种流量自适应节能媒介访问控制方法。

背景技术

当今，随着工业网络的迅速发展，无线控制网络被广泛地应用于工业环境中，而无线工业控制网络的问题也日益突出。由于工业环境的复杂性与多变性，此外，工业无线节点的能量的有限性，这些因素都使得节能问题成为了无线节点能否畅通通信的关键因素。特别是无线通信节点的能耗问题，由于控制网络中无线通信节点的能量消耗是由电池的能量所决定的，而过于频繁的电池更换也是会极大阻碍无线网络在工业自动化的应用。如果不能很好解决控制网络中通信节点的能量问题，将不利于整个自组网络长期稳定的通信。节点的能量多少直接关系到节点的生命周期，也关系到网络的生命周期。同时，MAC协议作为信道访问的控制协议，合理的控制和优化信道的访问权是有重要意义的。因此，对于能耗问题，也成为了工业无线网络MAC协议设计首先考虑的关键因素之一。然而，现有的媒介访问方法并没能够很好地满足无线工业控制网络的应用需求，因此我们发明了一种适合无线工业控制网络环境特点的专用流量自适应节能媒介访问控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流量自适应节能媒介访问控制方法，该发明针对无线工业控制网络特点，可以有效地解决工业环境中无线节点的节能问题，可以有效地延长无线控制网络的生命周期，缓解能量问题使无线网络在工业控制领域应用受阻的情况。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种流量自适应节能媒介访问控制方法，该方法根据物理层的流量状况的进行节能的MAC协议，即TAE-MAC；TAE-MAC采用了RTS/CTS预约机制，构造数据帧DS完成和实现RTS/CTS预约和确认，所述方法采用了非竞争的TDMA协议来实现无线信道接入的控制，TAE-MAC协议工作状况如下：

（1）首先，将TDMA的时隙片划分为发送时隙片、接收时隙片、侦听时隙片和休眠时隙片，构造新的数据帧结构DS；DS数据帧主要包括RTS部分、CTS部分、目的地址部分、源地址部分、ACK部分和数据部分；

（2）当节点A要发送数据给节点B时，节点A首先会在侦听时隙片上使用MLPD技术侦听无线信道的状况，同时，其他节点也会侦听信道；当信道忙时，节点会立即关闭通信模块，进入休眠状态；

（3）当节点A发现信道空闲时，它会在侦听DIFS时间间隔，如果信道空闲时，节点A会在发送时隙片上发送DS中的RTS部分，等待B中的确认CTS；

（4）经过SIFS后，节点B检查DS中的目的地址与自己的一致，则发送CTS确认和接收数据DS，直至接收完毕；转入休眠机制。如果与自己的不一致，同样进入休眠状态，等待下一时隙的唤醒；

无线节点的运行机制分为活动时期和不活动时期两个部分，在传输DS数据帧完成握手时，节点采用了TAE-MAC协议去实现节点的无线信道访问控制。

所述的一种流量自适应节能媒介访问控制方法，所述在活动时期，进行RTS/CTS握手和数据传输，在不活动时期，无线节点进入休眠状态。

所述的一种流量自适应节能媒介访问控制方法，所述在活动时期时，首先节点会进行多用户低功率侦听检测信道，获取物理层的相关流量信息；当节点有数据要发送时，节点A首先侦听了时间间隔DIFS，如果信道仍然空闲时，则节点A发送数据DS帧，数据DS包含了RTS请求部分，其他节点侦听到有数据DS，则不再进行信道侦听。

所述的一种流量自适应节能媒介访问控制方法，所述节点会检查DS中的目的地址与自己的是否一致，如果一致，则发送CTS并接受数据，否则进入休眠状态。

所述的一种流量自适应节能媒介访问控制方法，所述在无线控制网络中，各个节点是相互独立的，都采用多用户低功率侦听机制来完成信道的侦听。

本发明的优点与效果是：

1.传统的无线工业控制网络中，采用的媒介访问控制方法没能够很好地解决工业中无线节点的能量受限的问题。而采用多用户低功率侦听方式的流量自适应节能媒介访问控制方法，来改善无线工业控制网络中节点的能量受限问题和延长网络的寿命。