[发明专利]一种CRSNs中基于认知与源感知节点分离的媒体访问控制方法

摘要

本发明涉及一种CRSNs中基于认知与源感知节点分离的媒体访问控制方法，该方法将认知功能与传感器节点分离，传感器节点不再承担频谱感知功能，只负责源感知，而认知功能则搬移至CRSN中的其他专用节点，由这些专用节点负责频谱感知。本方法一方面缓解了在WSN网络所工作的公用频段随着各种新兴的无线通信技术的兴起而导致的频谱稀缺，WSN中的MAC协议没有考虑频谱感知和频谱管理等问题也得到了解决；另一方面，解决了在CRSN的MAC协议中，所有节点都进行频谱感知、频谱切换等功能的处理复杂性和能耗的增加以及每个传感器节点都配备认知模块所带来的生产成本较高的问题。本发明很好的解决了均衡网络能量消耗、延长网络生命周期以及提高吞吐量等方面的问题。

主权项

一种CRSNs中基于认知与源感知节点分离的媒体访问控制方法，其特征在于：在本方法中：首先将CRSN节点的认知功能独立成另外的节点，即形成两种类型的节点共存于同一WSN中的网络，即异质节点的CRSN网络；在该网络中，认知节点负责频谱感知，传感器节点负责对周边环境进行探测收集数据；每次传感器节点需要传输数据，需要认知节点探测到空闲频谱后通知传感器节点，然后传感器节点使用分配的频谱进行发送数据，即传感器节点应该也需要有动态改变发射参数的功能；在此基础上，设计并采用适应该种新型网络的MAC协议，进行媒体访问控制；在本方法中，所述异质节点的CRSN网络的建立具体包括：该网络中存在主用户(Primary User，PU)，对频谱具有优先使用权，在网络中部署两类节点：即M个认知节点(cognitive nodes，CNs)与N个传感器节点(sensor nodes，SNs)，为网络中的次用户(Secondary User，SU)；认知节点与传感器节点的个数按1：n的比例部署，n为正整数；在主用户空闲时次用户通过频谱感知检测到空闲频段并伺机使用这些频谱进行数据传输；假设在网络中存在一条公共控制信道，该信道无主用户存在，次级用户通过分段ALOHA系统接入公共控制信道协商使用空闲的数据信道；次级用户即M个认知节点与N个传感器节点部署在Am2的区域中，各个节点传输半径为r米，节点配备一个收发器，在同一时刻只能发送或接收数据；CN在C条数据信道中伺机选择传输数据需要占用的信道；同时网络中存在P个主用户，对信道的占用率为PTK，在信道上的活动时间为τon，非活动时间为τoff；假设认知节点以能量检测的方法感知频谱，信道探测准确率为Pd，误报率为Pf；无线电能量耗散模型如下，在距离d发送k比特数据消耗的能量为：ETx(k,d)=kEelec+kEfsd2d<d0kEelec+kEmpd4d≥d0---(1)]]>式中Eelec是发射或接受每比特信息所消耗的能量，放大器能耗Efs与Emp均为固定值，d0为距离常量；接受k比特消息的能耗为：ERX(k)＝kEelec  (2)。