[发明专利]一种用于无线Mesh网络的快速信标期压缩方法

说明书

本发明公开了一种用于Mesh网络快速信标期压缩方法，属于无线通信技术领域。该方法通过将信标期压缩问题模型化为一种改进的0‑1背包优化问题，在现有信标期压缩的基础上对信标期压缩机制进行改进，对信标期压缩的时间问题进行优化。与目前Mesh网中的信标期压缩方法相比，本发明在压缩信标期提高吞吐量的同时大大缩短了信标期压缩的时间。

技术领域

本发明涉及无线Mesh网络技术领域，尤其涉及一种用于无线Mesh网络的快速信标期压缩方法。

背景技术

无线Mesh网络采用时分复用的方法接入信道。在时域上，将时间划分一段段的时间，将这一段段的时间称之为超帧，其中超帧可以分成信标期(BP)和数据传输期(DTP)，此外超帧还可以更细的划分为MAS，一个超帧可以划分成256个媒体接入时隙(MAS)，信标期和数据期各占若干个MAS。每一段时间片的时间是一定的，即超帧是定长的，那么信标期越长，数据期则越短，那么在同等带宽的情况下，设备的数据的吞吐量相应的变小。因为信标期最重要的作用之一是用于设备间的同步，因此，在建立Mesh网络的时候，在保证不影响设备同步的前提下，应该尽量的压缩信标期。信标问题主要包括信标期压缩和信标融合，本发明主要介绍信标期压缩问题。

如图1所示，假设在超帧N时刻，设备A,B,D,C,F,G在同一网络中，组成一个网通信；在超帧N+1的时刻，一个设备E开机加入到这个网络中，在超帧N+K的时刻，完成加入；在超帧N+K+1的时刻，占用Slot(时隙)3，Slot5的两个设备B，C电池耗尽，脱网；B，C两个设备完成电池更换，申请重新加入这个网络，在超帧N+3K+1的时刻，B，C两个节点完成加入，分别占用Slot 9，Slot 10；同时，占用slot 7的设备G脱网，完成电池更换以后，在超帧N+3K+1+T的时刻要申请加入网络，而此时Slot 10已经被设备C占用，设备G要加入网络，只能在slot 10以后的时隙发送信标。如果slot 10为最高可用时隙，那么设备G只能在信令时隙Slot 0和Slot 1中发信标，由此发起信标扩展；如果Slot 10不是最高可用时隙，那么可以在Slot 10到最高可用时隙之间选择一个信标。从图1开始到最后，这个过程中，只有一个新的设备E加入，三个设备B、C、G的暂时脱网导致Slot 3、Slot 5、Slot 7空闲出来，且不能被占用。而Slot 9、Slot 10被设备B、C占用，使得设备G必须选择新的时隙，或者发起信标周期扩展。那如此一来，前面空闲的slot会越来越多，BP期会越来越长，意味着DTP期会越来越短，这样一来数据的吞吐量就会受到影响。为了增加频率的利用率，降低功率损耗，增大数据吞吐量，必须对空闲的信标时隙进行压缩。

Vladimir等的文献提出信标冲突的解决方案，多个设备同时加入单跳或者多跳的微微网，分析了加入网络时的冲突问题，并且给出解决方案。Qi Wu等人的文献将信标期时隙的占用转化成0-1问题，由此给出信标期的模型，然后通过提出一种图染色的算法模型提出一种时隙复用的办法，提高了信标时隙的利用率，使得信标期压缩长度比协议提出的压缩更短。陈伟的文献提出一种快速信标融合算法，使得信标期融合和信标期压缩一起实现，在信标期融合的时候根据信标时隙复用的规则直接选择可用的低时隙位，通过这样的方式大大缩短了信标期压缩方法的流程。Leonardo等人的文献介绍了信标期压缩和信标扩展，并且在信标期压缩和扩展的能量消耗。田晶磊的文献提出了一种信标期融合的改进，而Vladimir等人的文献介绍分布式MAC协议的信标加入和新建问题以及信标加入失败问题的考虑。但是现有信标期压缩方法不适用于移动性较强的网络，而且压缩时间也比较长。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种用于无线Mesh网络的快速信标期压缩方法，该方法适用于移动性较强的网络，压缩时间大大降低。

技术方案：本发明所述的用于无线Mesh网络的快速信标期压缩方法包括：