[发明专利]分簇结构无线传感器网络及其MAC实现方法

权利要求书

1.一种分簇结构无线传感器网络的MAC实现方法，其特征在于，包括：

A.簇频率选择：簇头节点发送簇头公告，当与不同簇的簇头频率发生碰撞时，令对方簇头节点进行频率调整；

B.初始时隙划分：根据簇内各成员节点的剩余能量，进行初始时隙划分；

C.休眠或发送数据：传感器节点在没有数据需要发送时保持无线模块休眠，而在需要发送数据时将无线模块唤醒，并在发送前后发出控制信息；

D.时隙调整：根据上一帧的忙闲程度，进行时隙的动态调整。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述A.簇频率选择的方法包括以下步骤中的一种或两种组合：

A1.簇头节点在预先设置的频率表中选择尚未被占用的频率作为簇头频率，并通过公共信道发送簇头公告；

A2.当本簇的成员节点收到其它簇的簇头节点发出的簇头公告时，判断对方的簇头公告中拟使用的频率与本簇已使用的频率是否相同；

若否，则在预先设置的频率表中将对方的簇头公告所使用的频率标记为已占用；

若是，则对于能量低于一定值的簇头节点，令其保留频率；对于能量高于一定值的簇头节点，通知其重新选择所述频率表中的空闲频率并再度发出簇头公告。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述簇头公告包括的内容有：簇头节点号、选用频率、及簇头能量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述B.初始时隙划分的方法包括以下步骤中的一种或两种组合：

B1.在网络初始状态下，所有传感器节点都未发送过数据，此时根据簇内节点的剩余能量进行时隙划分；

B2.对于包含1个簇头和n个成员节点的簇，令簇头编号为0，成员节点编号为1至n，则成员节点i所分配到的时隙长度为T(i)，T(i)＝kTmin，其中，Tmin为最小能量段所分配的时隙长度，k为成员节点i的能量所位于的能量段的段号，k通过

计算得到，其中，E(i)是成员节点i的剩余能量，E_max是簇内所有成员节点中能量的最大值，E_min是簇内所有成员节点中能量的最小值，Le＝Int[log₂(n+1)]是能级数量，E_min至E_max之间的能量值被均匀划分为Le个能量段。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述B.初始时隙划分的方法还包括：

B3.每一帧的时隙组成，由控制时隙Tc、及各个成员节点所分配到的时隙T(1)，T(2)，…，T(n)所构成。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述B.初始时隙划分的方法还包括：

B4.在每一帧的开始，簇头节点将时隙分配表进行广播，并在一定的簇头广播时长之后开始第一轮的分配时隙计时。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述C.休眠或发送数据的方法包括：

C1.传感器节点收到时隙分配表以后，根据所述时隙分配表进行数据发送安排；

C2.若传感器节点没有数据需要发送，则将无线模块保持休眠状态；

C3.若传感器节点有数据需要发送，则在其所分配到的时隙开始时，将无线模块唤醒，并令所述无线模块发送数据。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述C3的方法还包括：

在所分配的时隙开始时，发送一个表示开始发送的控制信息，随后进行数据发送；

若在时隙内完成数据发送，则在时隙结尾时发送一个表示发送完成的控制信息；

若在时隙内没有完成数据发送，则在时隙结尾时发送一个表示申请继续发送的控制信息。