[发明专利]一种基于ZigBee非公平网络信道资源共享方法

权利要求书

1.一种基于ZigBee非公平网络信道资源共享方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)系统执行当前任务，进入步骤(2)；

(2)判断是否有新任务生成，倘若有，进入步骤(3)，否则返回步骤(1)；

(3)计算新任务与当前任务的优先级，倘若新任务优先级更高，抢占执行，结束；否则返回步骤(1)；

步骤(3)具体包括：

(31)根据每个节点承载的不同任务价值，为其分配相应的权重价值；

(32)将决策算法写入协议栈MAC层及应用层中，在高优先级节点遇到紧急事件时，倘若低优先级任务节点正在发射信号，在高优先级节点监控低优先级任务发射完成情况，得出两者的优先级，如果高优先级节点任务低于正在执行任务优先级则不进行抢占信道，如果高于正在执行任务的优先级，则发送“抢占长帧”用来和低优先级节点发射的信号碰撞导致CRC校验失败，而后被抢占信道节点会在继续发送时检测忙状态后停止发送，信道空闲后高优先级任务发送本节点的服务信号进而完成发射。

2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee非公平网络信道资源共享方法，其特征在于，步骤(31)的具体方法是：采用实时调度系统模型，首先将无线网络中的节点分为两种，承载高价值任务的节点为抢占节点，承载低价值任务的节点为可被抢占节点；然后对每个节点承载的任务进行定性，定义任务生成时间s、价值v、执行时间e、绝对截止时间d、缓冲时间d-e-s、即时价值生成加速指数p、执行强度指数q，其中d＝s+α×(1-E^-β×e)，E为自然常数2.718，t表示当前时刻，α与β为调节参数，经时间研究分析，α设置为4，β设置为0.9；对于任务x，根据完成程度，其瞬时积累价值IV_x(t)表达式为：

式(1)中，τ表示已经执行完的时间，为了体现出剩余价值与剩余执行时间因素对优先级的影响，计算任务x剩余价值密度RVD_x(t)，其表达式为：

式(2)中，e_x表示任务号为x的总的执行时间，v_x表示任务号为x的价值，p_x为任务执行时即时价值的生成的加速指数；当p_x为定值时，RVD_x(t)随τ变大而变大；

由于在无线网络任务当中很多任务存在时间要求，因此任务完成存在时间约束性问题，根据任务完成需要的执行时间、剩下的空闲时间、任务截止期和当前时间形成一个新的指标，任务完成紧迫系数其表达式为：

根据任务剩余价值与剩余执行时间得出剩余价值密度，根据任务的空余时间与完成截止期得出执行的紧迫系数，接着综合考虑系统的价值收益与任务完成的成功率，考虑指标PR_x(t)，其表达式为：

3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee非公平网络信道资源共享方法，其特征在于，步骤(32)的具体方法是：在协议栈IEEE802.15.4-2006MAC层与应用层添加算法程序，存在于MCU与无线RF之间的运行CSMA-CA算法的处理器CSP，用于提供MCU与无线RF之间的通信；应用层数据命令通过APS层与网络层到达MAC层；在MAC层中，根据从应用层中传递下来的命令选择无CSMA-CA模式还是非时隙CSMA-CA模式以及时隙CSMA-CA模式，在根据应用层的命令选定CSMA-CA的工作模式后，将“数据发射控制命令”预先存储到CSP中，并在ISSTART写入RFST后开始运行CSP中程序，在运行到STXON时，开始发送抢占数据。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于ZigBee非公平网络信道资源共享方法，其特征在于，步骤(32)包括：

(32-1)设计非时隙无CSMA-CA抢占算法函数；

(32-2)将步骤(32-1)设计好的基于非时隙无CSMA-CA函数置于与macTxframe相同文件的位置，在执行macTxframe时决定是否调用；

(32-3)根据每个节点控制设备的不同，在应用层建立不同的任务，并绑定这些任务，在各节点管理下的设备触发任务的执行后，各个节点任务竞争信道资源发送信号。