[发明专利]一种传感器网络数据传输自适应方法和系统

说明书

本发明涉及一种传感器网络数据传输自适应方法和系统，该方法包括当MAC层处于信标模式时，协调器将当前超帧结构的参数信息字段装入信标帧中，并将装入参数信息的信标帧广播发送给网络中其他所有的传感器节点；若传感器节点需要在CFP期间采用GTS进行通信，则发送GTS请求帧给网络协调器；协调器通过查找预先统计好的恶劣等级表确定已发送GTS请求帧的传感器节点的优先级；网络协调器为优先级排序高的传感器节点分配信标帧的内容，并将信标帧广播给在信标帧中开启GTS域的传感器节点；该信标帧被协调器广播给所有在信标帧中开启GTS域的传感器节点，这样能够让不同的传感器节点发送的数据得到不同的信道资源，确保让恶劣等级高或紧急事件抢先进行GTS通信。

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，特别是涉及一种传感器网络数据传输自适应方法和系统。

背景技术

IEEE制定了IEEE 802.15.4标准，目前主要用于低速无线个域网(Low-RateWireless Personal Area Network,LR-WPAN)和无线传感器网络(WSN)。该标准定义了相应的物理层(PHY)和媒体访问控制接入层(MAC)协议。MAC层主要支持两种模式:信标模式和非信标模式，在信标模式中允许可选择性地使用超帧结构。超帧的格式如图1所示，主要分为活跃和不活跃两个部分。在不活跃期间，节点进入休眠状态以节省能量。活跃期由3个部分组成:信标阶段、竞争访问时段(Contention Access Period,CAP)和非竞争访问时段(Contention Free Period,CFP)。其中，信标阶段主要用于协调器周期性与设备进行同步；CAP时段用于非实时应用需求，采用CSMA/CA机制降低无线信道传输数据时发生冲突的可能性；CFP时段主要用于有延时约束的实时业务需求。

IEEE 802.15.4标准中，超帧结构的活跃期划分为16个时隙，超帧结构的活跃期最多有7个保证时隙(Guaranteed Time Slot,GTS)，每个GTS可以由若干个时隙组成。信道接入机制分为两种：有竞争的和无竞争的。在基于竞争的信道接入中，所有设备通过CSMA/CA机制使用相同的信道传输数据，第一个发现信道未被占用的设备可以传输。而在无竞争的信道接入中，PAN协调器给每个设备指定一个时隙，即保证时隙(GTS)。

IEEE 802.15.4作为WSN底层采用的可选标准之一，虽然其在信标工作模式下提供了用于实时通信场合的GTS(guaranteed time slot)机制，但是仍然有一些因素限制了GTS机制的应用。首先，设备如果需要GTS机制，必须先发送GTS请求；其次，对于一些敏感的事件(如GTS请求、报警等)，在传输的过程中并未进行区分，而MAC协议使用超帧结构，也就是时间被划分为超帧，每个超帧都有一个信标帧和一个通信阶段。在WSN网络中，事件触发性的数据与周期性采集的数据对传输延迟的要求具有显著的不同。不同随机数据的实时性与可靠性要求是不同的，例如，敏感紧急事件数据具有极高的实时性要求，若对敏感的事件未进行区分，将影响敏感事件的传输上报。基于此，为IEEE 802.15.4协议提供相应事件的区分服务及QoS(Quality of Service，服务质量)支持成为必须解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对对于一些敏感的事件(如GTS请求、报警等)，在传输的过程中并未进行区分的问题，提供一种传感器网络数据传输自适应方法和系统。