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1、(10)申请公布号 CN 103957602 A (43)申请公布日 2014.07.30 CN 103957602 A (21)申请号 201410129841.2 (22)申请日 2014.04.01 H04W 74/00(2009.01) H04W 28/08(2009.01) (71)申请人 安徽农业大学 地址 230036 安徽省合肥市长江西路 130 号 (72)发明人 饶元 曹一明 李绍稳 朱军 江朝辉 张武 陈卫 傅雷扬 许高建 商伶俐 高宁 邓成 骆琛 (74)专利代理机构 北京方圆嘉禾知识产权代理 有限公司 11385 代理人 董芙蓉 (54) 发明名称 一种无线传感器网络。
2、动态信道动态接入控制 方法 (57) 摘要 本发明涉及一种无线传感器网络动态信道动 态接入控制方法， 在网络形成期， 对整体网络进行 管理区域划分， 由管理节点控制区域网络接入参 数 ； 对于管理节点的选举采用一种基于能量控制 的选举方法， 各传感器节点都可以参与管理节点 的选举。该方法能够使信息源区域网络到目的区 域之间的所有网络区域逐步适应负载变化， 具有 网络生存时间长、 时延小、 吞吐量高的特点， 适用 于负载变化频繁的大规模无线传感器网络。 (51)Int.Cl. 权利要求书 4 页 说明书 6 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书。
3、4页 说明书6页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103957602 A CN 103957602 A 1/4 页 2 1. 一种无线传感器网络动态信道动态接入控制方法， 其特征在于所述方法包括如下步 骤 ： 在网络形成期， 对整体网络进行管理区域划分， 由管理节点控制区域网络接入参数 ； 对 于管理节点的选举采用一种基于能量控制的选举方法， 各传感器节点都可以参与管理节点 的选举 ； 通过一个等待时间 (wt， wait time) 的控制函数 waitforCWP(ELR) 来控制竞争窗口位 置 ； 如下公式所示， 该函数通过一个参数 “能量剩余率” (ELR， Energy Left。
4、 Rate) 来计算其 值， 能量剩余率等于节点剩余能量值比上节点总能量值 (ELR=Eleft Etotal) ： 其中， Eleft 为节点剩余能量 ； Etotal 为节点总能量 ； 为控制参数， 使得所有竞争结 束后形成期能预留出一部分时隙使网络得到有效收敛 ； C 为整个形成期的总时隙数 ； 最后得到等待时间 wt 为 ： wt=waitforCWP(ELR)a slottime 在网络稳定期， 节点的状态分为工作期和睡眠期 ； 工作期又分为两个小时期 ： 控制同 步期、 监听期 ； 每个控制同步期分为三个小阶段， 分别为控制阶段、 管理节点同步阶段、 成员 同步阶段 ； 在控制同步。
5、期管理节点通过广播控制同步信息对网络接入参数进行调节， 对区域网络 内的成员节点进行同步， 并且安排每个成员节点在睡眠阶段的汇报时隙 ； 未收到控制同步 信息或新加入的节点可以向邻近的管理节点进行申请， 管理节点收到后进行回复 ； 处于网络数据交互期时， 管理节点监听网络状态， 根据当前区域网络状态判断网络的 承载能力 ； 处于睡眠阶段时， 区域内所有成员节点在各自特定时隙时醒来向管理节点汇报 队列中分组等待数目， 管理节点通过等待分组总数预估未来短期内区域网络的负载情况 ； 管理节点根据网络承载能力和预估负载情况动态调节区域网络的接入控制参数， 包括 工作模式、 工作睡眠时长、 初始竞争窗口。
6、等 ； 如果区域网络信道利用 率高、 冲突频发、 等待 分组数量多， 那么当前网络参数承载能力不足， 需要提高网络工作时间和稍大的初始竞争 窗口 ； 如果当前网络的信道利用率低、 冲突鲜发、 等待分组数量少或无， 那么当前网络的承 载能力过剩， 可以适当降低工作时间或者进入多次短监听短睡眠状态来控制睡眠造成的时 延， 并且提供较小的初始竞争窗口 ； 如果网络信道占用率处于稍高状态， 并且冲突鲜发， 那 么当前网络承载能力比较适应 ； 在下一个工作阶段开始时， 管理节点通过广播控制同步信息通知管理区域内成员节点 改变网络接入控制参数 ； 邻近区域的管理节点能通过边界节点提前感知负载变化， 并做出。
7、 提前做出判断和预测， 使整体网络逐渐适应 ； 当管理节点因为某些原因将不能履行管理职责时会进入管理失效状态， 此时立刻发出 网络控制失效信息， 该区域成员节点进行会在下一工作周期开始时进行信息同步并且进行 局部重分区， 提高网络容错性 ； 成员节点正常数据业务交互时利用信道预约机制保证传输可靠性 ； 自身通过截断连续 叠加指数退避算法来动态调整竞争窗口， 从而避免冲突。 2. 如权利要求 1 所述的一种无线传感器网络动态信道动态接入控制方法， 其特征在 权 利 要 求 书 CN 103957602 A 2 2/4 页 3 于 ： 所述的选举方法具体为 ： 本方法定义形成期是由 C 个时隙构成。
8、， 在竞争开始时， 每个节 点根据自己当前的剩余能量值计算出自己的选举窗口段在 C 个时隙中所处位置， 每个选举 窗口段由 m 个时隙构成， m 取决于节点分布状况 ； 然后在各自的选举窗口段中节点参与管理 节点的选举， 自身成为管理节点后立刻向周围广播管理节点产生消息， 收到此消息的其它 非管理节点立刻停止选举过程， 收到多个管理节点产生消息时可以随机加入其中一个 ； m 的值取决于整个无线传感器网络节点分布情况， 并且一定是整数， 计算结果向上取 整， 并且最小值为 10 ； 假设节点是均匀分布的， 整个网络节点数量越多， 那么竞争管理节点 时可能被分配到同一个竞争窗口段的节点数就越多， 。
9、因此竞争窗口段就需要更多数量的时 隙来避免冲突发生 ； 其中， N 指整个网络节点总数， Rc 为节点信号有效通信覆盖半径， S 为此无线 传感器网 络可部署区域总面积， 为控制参数。 3. 如权利要求 1 或 2 所述的一种无线传感器网络动态信道动态接入控制方法， 其特征 在于 ： 所述工作模式为一次长监听或多次短监听， 具体方法如下 ： 当网络负载增加时， 增加每个周期内节点工作时间所占的比重、 减少睡眠时间的方 法来应对负载增加， 直到节点睡眠时间为最小值 (MinSleep)， 此时工作时间为最大值 (MaxWTime) ； 如果网络负载减小， 为了减少空闲侦听所带来的能量损耗， 减少。
10、每个周期工作 时间、 增加睡眠时间的方法， 同时考虑到睡眠时间增加带来的时延， 当睡眠时间达到某一个 界定值 (STimeMax) 时， 用 n 次短侦听 - 睡眠机制来代替原来的一次长侦听， 具体步骤如下 ： 当下次调整的睡眠时间(SleepTime)大于最大睡眠时间限制(STimeMax)时， 将一次长 侦听的工作时间 (WorkTime) 平分为两次短侦听工作时间 (SWorkTime) SWorkTime=WorkTime n 并且每次的睡眠时间变为 ： SSleep=SleepTime n 这里 n 的初始值为 2， 并且多次短侦听时长之和不会大于一次长侦听的时长 ； 当短侦听 的睡。
11、眠时间再次超过最大睡眠时间限制(STimeMax)时， 将n增加1， 然后把原来的一次长侦 听 - 睡眠变为 n+1 次短侦听 - 睡眠， 直到节点工作时间为最小值 (MinWTime)。 4. 如权利要求 1 或 2 所述的一种无线传感器网络动态信道动态接入控制方法， 其特征 在于 ： 采用信道利用率 (CU， Channel Utilization)、 冲突次数 (CT， Collision Times)、 队 列中的分组数 (QPN， Queued Packets Number)、 等待发送分组节点数 (WNN， Want-to-send Nodes Number)、 上一工作期成功发送。
12、分组数 (SPN， Sent Packets Number)、 上一工作 期产生分组数 (Generated Packets Number) 等参数来计算未来一周期的工作时长 NextWorkTime ； 其中， 和 是控制系数、为信道利用率的期望值， WorkTime 为上一阶 段工作时 权 利 要 求 书 CN 103957602 A 3 3/4 页 4 长 ； 采用等待发送分组节点数(WNN， Want-to-send Nodes Number)来计算下一工作阶段节 点的初始竞争窗口 InitCw ： InitCw=2WNNa slottime 其中 为控制系数。 5. 如权利要求 1 。
13、或 2 所述的一种无线传感器网络动态信道动态接入控制方法， 其特征 在于 ： 将节点当前信道状态分为冲突频发状态(FCS， Frequent Collision State)和冲突非 频发状态 (ICS， Infrequent Collision State) ； 当节点处于冲突非频发状态时， 发生冲突的概率是较小的， 发生冲突后不需要对竞争 窗口采取过大的调整， 否则易导致时延的增加 ； 但如果节点连续遭遇冲突， 则认为当前节点 应由冲突非频发状态逐渐加速向冲突频发状态调节， 并且连续冲突次数越大则调整速度应 越快 ； 当节点处于冲突频发状态时， 冲突发生的概率是比较大的， 成功发送数据后不。
14、应该对 竞争窗口采取过大的调整， 否则容易导致冲突几率的增加 ； 但如果节点连续成功发送， 则认 为当前节点应由冲突频发状态逐渐加速向冲突非频发状态调节， 并且连续发送成功次数越 大则调节速度应越快 ； 发生冲突时应快速增大竞争窗口， 使得处于高负载下状态的网络节 点能处于最佳竞争窗口状态 ； 节点在冲突频发状态与冲突非频发状态之间有一个平滑的转换过程 ； 具体方法如下 ： 截断连续控制指数叠加退避算法设置几个参数， 分别为 ： 竞争窗口最大值 CWmax、 竞争 窗口最小值 CWmin、 竞争窗口界定值 CWlimit、 竞争窗口调整值 CWadjust 和连续系数 ； 其中竞争窗口界定值 。
15、CWlimit 用来界定当前节点处于冲突频发状态还是冲突非频发 状态 ； 竞争窗口调整值 CWadjust 为每次调整竞争窗口的时隙大小， FCS 时为 CWadf， ICS 时 为 CWadi ； 连续系数 为节点连续成功发送或者连续发生冲突的计数值， 初始值为 1 ； 节点 当前竞争窗口值为 CW ； （1） 、 如果 CWCwlimit， 则节点当前处于 FCS 状态， CWadjust=CWadf。 发生冲突时 ： CW=MIN(2CW， CWmax) =1 无冲突成功发送时 ： CW=MAX(CW-2CWadjust， CWlimit-2) 权 利 要 求 书 CN 10395760。
16、2 A 4 4/4 页 5 =+1 。 6. 如权利要求 1 或 2 所述的一种无线传感器网络动态信道动态接入控制方法， 其特征 在于 ： 所述局部重分区的具体方法为 ： 当管理节点遇到不可逆问题或者可预见性问题的时候， 会立刻广播一个网络控制报文 来告知区域内节点管理节点失效的消息， 该区域内成员节点接收到此信息后会在网络空闲 时候通知周围同一个区域内的其它成员节点此管理节点失效消息 ； 在下一个工作期开始 时， 收到此消息的节点在控制期内广播准备管理节点竞争消息， 并约定在管理节点同步期 开始时进行管理节点竞争 ； 失效区域内节点都可以参与管理节点竞争 ； 局部重分区时如果有节点收到了其它。
17、管理节点广播的网络控制报文时可以加入其它 区域， 分区完成后进入正常的网络运行阶段。 权 利 要 求 书 CN 103957602 A 5 1/6 页 6 一种无线传感器网络动态信道动态接入控制方法 技术领域 0001 本发明涉及一种无线传感器网络动态信道动态接入控制方法， 属于网络通信领 域。 背景技术 0002 近年来， 无线传感器网络获得全世界范围内的高度关注。无线传感器网络拥有大 量的传感器节点， 但节点的能量十分有限， 能量耗尽意味着节点将脱离网络， 导致网络拓扑 改变或者网络瘫痪。 因此传感器节点的能耗问题是制约无线传感器网络协议设计的重要因 素之一。 0003 其中， 信道接入控。
18、制 (Media Access Control， 以下简称 MAC) 协议是用来分配有 限的无线通信资源， 它决定节点无线收发机的工作方式。针对无线传感器网络能量敏感的 特点， MAC 协议设计的首要目标是要能够有效控制传感器节点的能量消耗， 提高网络生存周 期 ； 并在此基础上提高节点信道的接入效率， 减少发生冲突的可能， 提升网络整体效率。 0004 目前在基于竞争的 MAC 协议中， 主要是通过阶段性的睡眠机制来提高网络的生存 周期， 但此方法会导致时延的增加和网络吞吐量的降低。 特别当网络中负载变化大时， 现有 协议对于突发性负载缺乏有效的处理策略。 如果网络设置过高的占空比会使得网络。
19、能量消 耗过快并且能量有效利用率降低， 而过小的占空比会使得应对突发负载时的网络性能急剧 下降。 其次， 仅仅单一节点进行负载变化的自适应调节会使得邻近节点的反应较慢， 因为邻 近节点自身可能不处于信息源区域， 不知道当前局部网络即将发生的负载变化情况， 通常 需要很长时间后才能适应。负载爆发时的信息不能及时由邻近节点传输出去， 较易造成能 量利用率下降、 网络拥塞和时延的增加。 0005 因此， 如何针对负载频繁变化的大规模无线传感器网络设计出一种能量高效且时 延受限的信道接入方法已经成为一项急需解决的关键技术。 发明内容 0006 本发明涉及一种无线传感器网络动态信道动态接入控制方法， 所。
20、述方法包括如下 步骤 ： 0007 在网络形成期， 对整体网络进行管理区域划分， 由管理节点控制区域网络接入参 数 ； 对于管理节点的选举采用一种基于能量控制的选举方法， 各传感器节点都可以参与管 理节点的选举 ； 0008 通过一个等待时间 (wt， wait time) 的控制函数 waitforCWP(ELR) 来控制竞争窗 口位置 ； 如下公式所示， 该函数通过一个参数 “能量剩余率” (ELR， Energy Left Rate) 来计 算其值， 能量剩余率等于节点剩余能量值比上节点总能量值 (ELR=Eleft Etotal) ： 0009 0010 其中， Eleft 为节点剩余。
21、能量 ； Etotal 为节点总能量 ； 为控制参数， 使得所有竞 说 明 书 CN 103957602 A 6 2/6 页 7 争结束后形成期能预留出一部分时隙使网络得到有效收敛 ； C 为整个形成期的总时隙数 ； 0011 最后得到等待时间 wt 为 ： 0012 wt=waitforCWP(ELR)a slottime 0013 在网络稳定期， 节点的状态分为工作期和睡眠期 ； 工作期又分为两个小时期 ： 控 制同步期、 监听期 ； 每个控制同步期分为三个小阶段， 分别为控制阶段、 管理节点同步阶段、 成员同步阶段 ； 0014 在控制同步期管理节点通过广播控制同步信息对网络接入参数进行。
22、调节， 对区域 网络内的成员节点进行同步， 并且安排每个成员节点在睡眠阶段的汇报时隙 ； 未收到控制 同步信息或新加入的节点可以向邻近的管理节点进行申请， 管理节点收到后进行回复 ； 0015 处于网络数据交互期时， 管理节点监听网络状态， 根据当前区域网络状态判断网 络的承载能力 ； 处于睡眠阶段时， 区域内所有成员节点在各自特定时隙时醒来向管理节点 汇报队列中分组等待数目， 管理节点通过等待分组总数预估未来短期内区域网络的负载情 况 ； 0016 管理节点根据网络承载能力和预估负载情况动态调节区域网络的接入控制参数， 包括工作模式、 工作睡眠时长、 初始竞争窗口等 ； 如果区域网络信道利用。
23、率高、 冲突频发、 等 待分组数量多， 那么当前网络参数承载能力不足， 需要提高网络工作时间和稍大的初始竞 争窗口 ； 如果当前网络的信道利用率低、 冲突鲜发、 等待分组数量少或无， 那么当前网络的 承载能力过剩， 可以适当降低工作时间或者进入多次短监听短睡眠状态来控制睡眠造成的 时延， 并且提供较小的初始竞争窗口 ； 如果网络信道占用率处于稍高状态， 并且冲突鲜发， 那么当前网络承载能力比较适应 ； 0017 在下一个工作阶段开始时， 管理节点通过广播控制同步信息通知管理区域内成员 节点改变网络接入控制参数 ； 邻近区域的管理节点能通过边界节点提前感知负载变化， 并 做出提前做出判断和预测，。
24、 使整体网络逐渐适应 ； 0018 当管理节点因为某些原因将不能履行管理职责时会进入管理失效状态， 此时立刻 发出网络控制失效信息， 该区域成员节点进行会在下一工作周期开始时进行信息同步并且 进行局部重分区 (1)， 提高网络容错性 ； 0019 (1) 局部重分区的具体方法 ： 0020 为了提高网络容错性， 本发明设计了一个局部重分区方法 ： 当管理节点遇到不可 逆问题 ( 如硬件损坏 ) 或者可预见性问题 ( 如能量过低 ) 的时候， 会立刻广播一个网络控 制报文来告知区域内节点管理节点失效的消息， 该区域内成员节点接收到此信息后会在网 络空闲时候通知周围同一个区域内的其它成员节点此管理。
25、节点失效消息。 在下一个工作期 开始时， 收到此消息的节点在控制期 (Control) 内广播准备管理节点竞争消息， 并约定在 管理节点同步期 (EM-SYNC) 开始时进行管理节点竞争。失效区域内节点都可以参与管理节 点竞争。 0021 局部重分区时如果有节点收到了其它管理节点广播的网络控制报文时可以加入 其它区域， 分区完成后进入正常的网络运行阶段。 0022 成员节点正常数据业务交互时利用信道预约机制保证传输可靠性 ； 自身通过截断 连续叠加指数退避算法来动态调整竞争窗口， 从而避免冲突。 0023 该方法能够使信息源区域网络到目的区域之间的所有网络区域逐步适应负载变 说 明 书 CN 。
26、103957602 A 7 3/6 页 8 化， 具有网络生存时间长、 时延小、 吞吐量高的特点， 适用于负载变化频繁的大规模无线传 感器网络。 附图说明 0024 通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例， 本发明的以上和其它方面及 优点将变得更加易于清楚， 在附图中 ： 0025 图 1 为本发明的一种无线传感器网络动态信道动态接入控制方法的在网络稳定 期中节点的状态示意图。 0026 图 2 调整睡眠 - 工作比率示意图。 具体实施方式 0027 在下文中， 现在将参照附图更充分地描述本发明， 在附图中示出了各种实施例。 然 而， 本发明可以以许多不同的形式来实施， 且不应该解释为局。
27、限于在此阐述的实施例。相 反， 提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的， 并将本发明的范围充分地传达给本领 域技术人员。 0028 在下文中， 将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。 0029 本发明中， 节点的状态有 ： 等待选取状态、 管理工作状态、 成员工作状态、 重分区状 态、 管理失效状态、 成员失效状态。 0030 在网络形成期， 本发明对整体网络进行管理区域划分， 由管理节点控制区域网络 接入参数。对于管理节点的选举本发明采用一种基于能量控制的选举方法， 各传感器节点 都可以参与管理节点的选举。具体为 ： 本方法定义形成期是由 C 个时隙构成， 在竞争开始 时， 每个节点。
28、根据自己当前的剩余能量值计算出自己的选举窗口段在 C 个时隙中所处位 置， 每个选举窗口段由 m 个时隙构成， m 取决于节点分布状况 ； 然后在各自的选举窗口段中 节点参与管理节点的选举， 自身成为管理节点后立刻向周围广播管理节点产生消息， 收到 此消息的其它非管理节点立刻停止选举过程， 收到多个管理节点产生消息时可以随机加入 其中一个。 0031 m 的值取决于整个无线传感器网络节点分布情况， 并且一定是整数 ( 计算结果向 上取整 )， 并且最小值为 10。假设节点是均匀分布的， 整个网络节点数量越多， 那么竞争管 理节点时可能被分配到同一个竞争窗口段的节点数就越多， 因此竞争窗口段就需。
29、要更多数 量的时隙来避免冲突发生。 0032 0033 其中， N 指整个网络节点总数， Rc 为节点信号有效通信覆盖半径， S 为此无线传感 器网络可部署区域总面积， 为控制参数。 0034 为了控制节点能量均衡， 剩余能量 Eleft 越大的节点竞争窗口位置应越靠前， 即 开始竞争窗口段之前等待时间越少。本发明通过一个等待时间 (wt， wait time) 的控制函 数waitforCWP(ELR)来控制竞争窗口位置。 如下公式所示， 该函数通过一个参数 “能量剩余 率” (ELR， Energy Left Rate) 来计算其值， 能量剩余率等于节点剩余能量值比上节点总能 说 明 书 。
30、CN 103957602 A 8 4/6 页 9 量值 (ELR=Eleft Etotal) ： 0035 0036 其中， Eleft 为节点剩余能量 ； Etotal 为节点总能量 ； 为控制参数， 使得所有竞 争结束后形成期能预留出一部分时隙使网络得到有效收敛 ； C 为整个形成期的总时隙数。 0037 如公式 3 所示， 最后我们得到等待时间 wt 为 ： 0038 wt=waitforCWP（ELR)a slottime 0039 如图 1 所示， 在网络稳定期， 节点的状态分为工作期和睡眠期。工作期又分为两个 小时期 ： 控制同步期、 监听期。 每个控制同步期分为三个小阶段， 分别。
31、为控制阶段、 管理节点 同步阶段、 成员同步阶段。 0040 在控制同步期管理节点通过广播控制同步信息对网络接入参数进行调节， 对区域 网络内的成员节点进行同步， 并且安排每个成员节点在睡眠阶段的汇报时隙 ； 未收到控制 同步信息或新加入的节点可以向邻近的管理节点进行申请， 管理节点收到后进行回复。 0041 处于网络数据交互期时， 管理节点监听网络状态 ( 包括冲突、 信道利用率等参 数 )， 根据当前区域网络状态判断网络的承载能力。处于睡眠阶段时， 区域内所有成员节点 在各自特定时隙时醒来向管理节点汇报队列中分组等待数目， 管理节点通过等待分组总数 预估未来短期内区域网络的负载情况。 00。
32、42 管理节点根据网络承载能力和预估负载情况动态调节区域网络的接入控制参数， 包括工作模式 ( 一次长监听还是多次短监听 )、 工作睡眠时长、 初始竞争窗口等。如果区 域网络信道利用率高、 冲突频发、 等待分组数量多， 那么当前网络参数承载能力不足， 需要 提高网络工作时间 ( 降低睡眠时间 ) 和稍大的初始竞争窗口 ； 如果当前网络的信道利用率 低、 冲突鲜发、 等待分组数量少或无， 那么当前网络的承载能力过剩， 可以适当降低工作时 间 ( 提高工作时间 ) 或者进入多次短监听短睡眠状态来控制睡眠造成的时延， 并且提供较 小的初始竞争窗口。 如果网络信道占用率处于稍高状态， 并且冲突鲜发， 。
33、那么当前网络承载 能力比较适应。 0043 本发明采用信道利用率 (CU， Channel Ulilization)、 冲突次数 (CT， Collision Times)、 队列中的分组数 (QPN， Queued Packets Number)、 等待发送分组节点数 (WNN， Want-to-send Nodes Number)、 上一工作期成功发送分组数 (SPN， Sent Packets Number)、 上一工作期产生分组数 (Generated Packets Number) 等参数来计算未来一周期的工作时 长 NextWorkTime。 0044 0045 其中， 和 是控制。
34、系数、为信道利用率的期望值， WorkTime 为上一阶段工作 时长。 0046 (2) 计算 NextWorkTime 和工作模式具体方法 ： 0047 当网络负载增加时， 本发明增加每个周期内节点工作时间所占的比重、 减少睡眠 时间的方法来应对负载增加， 直到节点睡眠时间为最小值 (MinSleep)， 此时工作时间为最 大值 (MaxWTime) ； 如果网络负载减小， 为了减少空闲侦听所带来的能量损耗， 本发明减少 说 明 书 CN 103957602 A 9 5/6 页 10 每个周期工作时间、 增加睡眠时间的方法， 同时考虑到睡眠时间增加带来的时延， 当睡眠时 间达到某一个界定值 。
35、(STimeMax) 时， 本发明提出一种用 n 次短侦听 - 睡眠机制来代替原来 的一次长侦听的方法。 0048 当下次调整的睡眠时间(SleepTime)大于最大睡眠时间限制(STimeMax)时， 将一 次长侦听的工作时间 (WorkTime) 平分为两次短侦听工作时间 (SWorkTime) 0049 SWorkTime=WorkTime n 0050 并且每次的睡眠时间变为 ： 0051 SSleep=SleepTime n 0052 这里n的初始值为2， 并且多次短侦听时长之和不会大于一次长侦听的时长。 当短 侦听的睡眠时间再次超过最大睡眠时间限制(STimeMax)时， 将n增加。
36、1， 然后把原来的一次 长侦听 - 睡眠变为 n+1 次短侦听 - 睡眠。直到节点工作时间为最小值 (MinWTime)。 0053 因此我们得到的工作时间 WorkTime 要满足 ： 0054 MinWTime NextWorkTime MaxWTime 0055 即如果工作时间增加， 则 ： 0056 NextWorkTime=MINNextWorkTime， MaxWTime 0057 如果工作时间减少， 则 ： 0058 NextWorkTime=MAXNextWorkTime， MinWTime 0059 本发明采用等待发送分组节点数(WNN， Want-to-send Nodes。
37、 Number)来计算下一 工作阶段节点的初始竞争窗口 InitCw。 0060 InitCw=2WNNa slottime 0061 其中 为控制系数。如果有越多的节点有等待发送的分组， 那么我们在下一阶段 开始时遇到冲突的可能性就越大， 于是就需要充分的初始竞争窗口来避免这一系列冲突。 0062 在下一个工作阶段开始时， 管理节点通过广播控制同步信息通知管理区域内成员 节点改变网络接入控制参数。邻近区域的管理节点能通过边界节点提前感知负载变化， 并 做出提前做出判断和预测， 使整体网络逐渐适应。 0063 当管理节点因为某些原因将不能履行管理职责时会进入管理失效状态， 此时会立 刻发出网络。
38、控制失效信息， 该区域成员节点进行会在下一工作周期开始时进行信息同步并 且进行局部重分区， 提高网络容错性。 0064 成员节点正常数据业务交互时利用信道预约机制保证传输可靠性。 自身通过截断 连续叠加指数退避算法来动态调整竞争窗口， 从而避免冲突。 0065 本方法将节点当前信道状态分为冲突频发状态 (FCS， Frequent Collision State) 和冲突非频发状态 (ICS， Infrequent Collis ion State)。 0066 当节点处于冲突非频发状态时， 本方法认为发生冲突的概率是较小的， 发生冲突 后不需要对竞争窗口采取过大的调整， 否则易导致时延的增加。
39、 ； 但如果节点连续遭遇冲突， 则认为当前节点应由冲突非频发状态逐渐加速向冲突频发状态调节， 并且连续冲突次数越 大则调整速度应越快。成功的发送应该快速缩小竞争窗口， 使得处于低负载下状态的网络 节点能处于最佳竞争窗口状态。 0067 当节点处于冲突频发状态时， 本方法认为冲突发生的概率是比较大的， 成功发送 数据后不应该对竞争窗口采取过大的调整， 否则容易导致冲突几率的增加 ； 但如果节点连 说 明 书 CN 103957602 A 10 6/6 页 11 续成功发送， 则认为当前节点应由冲突频发状态逐渐加速向冲突非频发状态调节， 并且连 续发送成功次数越大则调节速度应越快。发生冲突时应快速。
40、增大竞争窗口， 使得处于高负 载下状态的网络节点能处于最佳竞争窗口状态。 0068 节点在冲突频发状态与冲突非频发状态之间有一个平滑的转换过程。 0069 具体方法如下 ： 0070 截断连续控制指数叠加退避算法设置几个参数， 分别为 ： 竞争窗口最大值 CWmax、 竞争窗口最小值 CWmin、 竞争窗口界定值 CWlimit、 竞争窗口调整值 CWadjust 和连续系数 。 0071 其中竞争窗口界定值 CWlimit 用来界定当前节点处于冲突频发状态还是冲突非 频发状态 ； 竞争窗口调整值CWadjust为每次调整竞争窗口的时隙大小， FCS时为CWadf， ICS 时为 CWadi 。
41、； 连续系数 为节点连续成功发送或者连续发生冲突的计数值， 初始值为 1。节 点当前竞争窗口值为 CW。 0072 1、 如果 CWCwlimit， 则节点当前处于 FCS 状态， CWadjust=CWadf。 0080 发生冲突时 ： 0081 CW=MIN(2CW， CWmax) 0082 =1 0083 无冲突成功发送时 ： 0084 CW=MAX(CW-2CWadjust， CWlimit-2) 0085 =+1 0086 以上所述仅为本发明的实施例而已， 并不用于限制本发明。本发明可以有各种合 适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应 包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103957602 A 11 1/1 页 12 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103957602 A 12 。