[发明专利]交通监控中基于模糊聚类的无线传感网MAC协议

摘要

本发明涉及一种交通监控中基于模糊聚类的无线传感网MAC协议，FC‑MAC协议采用TDMA和改进的CSMA/CA交替工作方式，即保证了普通周期数据的传递，又增强了突发数据的实时性。在竞争接入(CSMA/CA)阶段，提出模糊聚类分析的方法。根据因素向量聚类簇内节点，使节点突发数据具有不同的优先级，优先级高的突发数据更早接入信道完成传输。同时，根据该协议的时隙分配策略，提出一种基于分层随机延迟的方法，减少同一时段内竞争接入Sink节点的簇头数量，降低簇头节点之间因退避而产生的数据延迟。通过以上技术，FC‑MAC在突发数据时延减少的情况下，增大了网络吞吐量，并且对网络业务流量具有更好的适应性。

主权项

1.一种交通监控中基于模糊聚类的无线传感网MAC协议实现方法，其特征在于：采用TDMA和改进的CSMA/CA交替的工作方式划分时隙；在CSMA/CA阶段采用模糊聚类的方法动态划分优先级；簇头节点采用分层随机延迟策略降低碰撞概率；具体步骤如下：(1)执行本协议的部署工作：(1.1)节点功能：簇内节点可对监测数据进行筛选分类，具体分为，突发数据和周期数据；筛选原则是：当外部数据的值大于门限值，进入突发数据队列；当外部数据小于门限值，则进入周期队列数据；(1.2)时隙分配方案：①时隙的分配以时隙块为基础单位，每个时隙块的大小由4个时隙组成；②FC‑MAC采用以复帧为周期的时间调度机制，复帧由若干TDMA帧与交换信息阶段组成；③在TDMA帧中，每个节点分配三个时隙块，分别用作TDMA阶段、CSMA/CA阶段和SEND阶段；(2)初始时刻，簇内节点量化分类因素，进而生成因素向量，发送到簇头节点；(3)簇头节点接到簇内节点的因素向量后，对其进行模糊聚类；(4)对步骤(3)中产生的分类进行优先级的计算；(5)根据步骤(4)的优先级信息，为每类分配不同的竞争参数；(6)如果节点有突发数据，则在自己的TDMA阶段发送或所有CSMA/CA阶段竞争发送突发数据包；若节点没有突发数据，则在自己的TDMA阶段发送周期数据包，保证突发数据的实时性；(7)簇头节点对接收到的数据进行融合，并在SEND阶段把融合后的信息传送给Sink节点；采用分层随机延迟的策略，在网络初始阶段，把同一Sink节点下的簇头随机延迟0、1或2个时隙块，使簇头节点分成了不同的3个时段发送数据。