專利名稱：：短距離無(wú)線傳感網(wǎng)的保障通信時(shí)隙擴(kuò)展的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬通訊
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種短距離無(wú)線傳感網(wǎng)的保障通信時(shí)隙擴(kuò)展的方法。
背景技術(shù)：
：紫蜂技術(shù)(Zigbee)是一種具有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的短距離無(wú)線通信技術(shù)，該技術(shù)可以應(yīng)用于無(wú)線傳感網(wǎng)中。它的物理層和媒體接入層協(xié)議為IEEE802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)層由紫蜂技術(shù)聯(lián)盟制定，應(yīng)用層的丌發(fā)應(yīng)用根據(jù)用戶自己的應(yīng)用需要，對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行開發(fā)利用，因此該技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁C(jī)動(dòng)、靈活的組網(wǎng)方式。紫蜂技術(shù)的媒體接入層所采用的IEEE802.i5.4標(biāo)準(zhǔn)的媒體接入層協(xié)議規(guī)范。媒體接入層處理所有物理層無(wú)線信道的接入，其主要功能為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)；與信標(biāo)同歩；支持個(gè)域網(wǎng)(PAN)鏈路的建立和斷丌；為設(shè)備的安全性提供支持；信道接入方式采用沖突避免載波監(jiān)測(cè)多址接入(CSMA/CA)機(jī)制；處理和維護(hù)保障通信時(shí)隙機(jī)制；在兩個(gè)對(duì)等的媒體接入層實(shí)體之間提供-一個(gè)可靠的通信鏈路。其中，保障通信時(shí)隙機(jī)制是現(xiàn)行802:15.4標(biāo)準(zhǔn)中媒體接入層技術(shù)中的特色之一，為設(shè)備與協(xié)調(diào)器之間的較高服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求的數(shù)據(jù)傳輸提供可靠支持。但是現(xiàn)有的保障通信時(shí)隙機(jī)制存在著以下不足僅個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器可以分配保障通信時(shí)隙，且保障通信時(shí)隙僅可用于個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器與之相關(guān)聯(lián)設(shè)備的通信；單個(gè)超幀最大只能分配7個(gè)保障通信時(shí)隙；保障通信時(shí)隙不支持設(shè)備之間的對(duì)等通信，不支持組播通信；保障通信時(shí)隙的這些不足限制了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的對(duì)等通信，尤其是多個(gè)并發(fā)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用，數(shù)據(jù)均需要從協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)，增加了通信開銷，減少了通信帶寬使用效率，降低吞吐量，增加了傳輸時(shí)延
發(fā)明內(nèi)容.本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種支持網(wǎng)內(nèi)對(duì)等通信和并發(fā)數(shù)據(jù)通信的可靠無(wú)線接入方法，并且能支持網(wǎng)內(nèi)組播通信，可較好地支持工業(yè)和服務(wù)業(yè)無(wú)線應(yīng)用的一種短距離無(wú)線傳感網(wǎng)的保障通信時(shí)隙擴(kuò)展的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供-種短距離無(wú)線傳感網(wǎng)的保障通信時(shí)隙擴(kuò)展的方法，包括下列歩驟(1)通過(guò)紫蜂網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備發(fā)送保障通信時(shí)隙申請(qǐng)控制幀，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)對(duì)等通信的保障通信時(shí)隙分配申請(qǐng)；(2)通過(guò)紫蜂網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備發(fā)送保障通信時(shí)隙申請(qǐng)控制幀實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)組播通信的保障通信時(shí)隙分配申請(qǐng)；(3)在保障通信時(shí)隙描述符中引入無(wú)線信道選擇功能，實(shí)現(xiàn)保障通信時(shí)隙的時(shí)域和頻域資源分配；(4)個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器統(tǒng)一管理上述通信模式的保障通信時(shí)隙的分配和解除，實(shí)現(xiàn)個(gè)域網(wǎng)內(nèi)無(wú)沖突可靠通信。所述的通信設(shè)備作為保障通信時(shí)隙的收發(fā)設(shè)備可以是個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器設(shè)備與紫峰網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，還可以均為紫蜂網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備；所述的個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器在分配保障通信時(shí)隙時(shí)，分配在同一時(shí)隙的保障通信的發(fā)送和接收設(shè)備均不相同，頻率信道差值大于指定信道差異門限，該常量為網(wǎng)絡(luò)預(yù)先設(shè)置。所述的保障通信時(shí)隙的分配包括下列歩驟(a)設(shè)備收到子節(jié)點(diǎn)保障通信時(shí)隙分配申請(qǐng)，計(jì)算可分配時(shí)隙資源；(b)若不滿足保障通信時(shí)隙分配條件，則處理結(jié)束；若滿足保障通信時(shí)隙分配條件，則進(jìn)入歩驟(C);(C)在超幀的調(diào)度接入時(shí)段分配時(shí)隙，分配信道，在信標(biāo)幀中廣播GTS的分配；(d)處理結(jié)束。所述的保障通信時(shí)隙的解除包括下列歩驟(a)設(shè)備收到子節(jié)點(diǎn)保障通信時(shí)隙解除分配請(qǐng)求；(b)收回時(shí)隙信道資源；(C)保障通信時(shí)隙再分配過(guò)程；(d)在信標(biāo)幀中通知保障接入時(shí)隙解除分配。本發(fā)明提出的保障通信時(shí)隙具有以下擴(kuò)展個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器和其他協(xié)調(diào)器均可管理使用保障通信時(shí)隙，管理事項(xiàng)與現(xiàn)有正EE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相同；保障通信時(shí)隙的收發(fā)設(shè)備可以是個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器與一般設(shè)備，還可以是般設(shè)備與一般設(shè)備；保障通信時(shí)隙的屬性參量除了原有的起始時(shí)隙/長(zhǎng)度/方向之外，增加通信信道(channeloffset)項(xiàng)，暫不支持保障通信時(shí)隙的信道跳頻功能；個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器或者協(xié)調(diào)器在分配保障通信時(shí)隙時(shí)需要考慮可用的頻率信道，分配在同一時(shí)隙的保障通信要求發(fā)送和接收設(shè)備均不相同，同時(shí)要求頻率信道差值大于指定信道差異門限(aMinOfftetThreshold),該常量為網(wǎng)絡(luò)預(yù)先設(shè)置。除上述擴(kuò)展外，保障通信時(shí)隙其他功能與現(xiàn)有的EEE802.15.4(-2006)的保障通信時(shí)隙定義相同。將保障通信時(shí)隙收發(fā)設(shè)備擴(kuò)展到一般設(shè)備與一般設(shè)備的目的是支持對(duì)等設(shè)備之間的保障通信時(shí)隙的單播和組播功能。對(duì)保障通信時(shí)隙使用的擴(kuò)展加上多信道選擇功能，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)吞吐量的增加和通信時(shí)延的減少。有益效果本發(fā)明可支持網(wǎng)內(nèi)對(duì)等通信和并發(fā)數(shù)據(jù)通信的可靠無(wú)線接入，并且能支持網(wǎng)內(nèi)組播通信，較好地支持工業(yè)和服務(wù)業(yè)無(wú)線應(yīng)用的種短距離無(wú)線傳感網(wǎng)的保障通信時(shí)隙擴(kuò)展的方法。圖1為本發(fā)明GTS的分配處理流程圖。圖2為本發(fā)明GTS解除分配處理流程圖。圖3為本發(fā)明GTS分配算法流程圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一歩闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。如圖1所示，保障通信時(shí)隙的申請(qǐng)分配-U)-般設(shè)備4個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器之問(wèn)的保障通信時(shí)隙分配一般設(shè)備作為發(fā)送方，發(fā)送P2C模式(一般設(shè)備向個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器申請(qǐng))的保障通信時(shí)隙請(qǐng)求控制幀，個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器分配保障通信時(shí)隙時(shí)隙的同時(shí)，考慮其通信信道的偏移值，其他過(guò)程與IEEK802.15.4(-2006)標(biāo)準(zhǔn)定義相同。(2)—般設(shè)備與一般設(shè)備之間的單播保障通信時(shí)隙分配一般設(shè)備發(fā)送P2P模式(一般設(shè)備向一般設(shè)備申請(qǐng))的保障通信時(shí)隙請(qǐng)求控制幀，要求接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送應(yīng)答(ACK)幀，個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器根據(jù)是否收到配對(duì)的保障通信時(shí)隙請(qǐng)求控制幀和應(yīng)答幀，確定是否分配保障通信時(shí)隙。(3)—般設(shè)備與--般設(shè)備或者個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器之問(wèn)的組播保障通信時(shí)隙分配一般設(shè)備發(fā)送MCT(多播)模式的保障通信時(shí)隙請(qǐng)求控制幀，要求個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器發(fā)送應(yīng)答幀，個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器根據(jù)申請(qǐng)確定是否分配保障通信時(shí)隙，并在超幀中注釋。如圖2所示，保障通信時(shí)隙的分配解除(1)P2P模式的保障通信時(shí)隙分配解除一般設(shè)備向個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器發(fā)送保障通信時(shí)隙申請(qǐng)控制幀，將特征類型(CharacteristicType)子域的內(nèi)容設(shè)置為解除模式，同時(shí)在目的設(shè)備地址(DestinationDeviceAddress)中添加目的設(shè)備短地址。個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器接收到保障通信時(shí)隙申請(qǐng)控制幀后，立即發(fā)送應(yīng)答幀，同時(shí)在下一個(gè)超幀的信標(biāo)幀中將描述符中的起始時(shí)隙子域(StartS:i.ot)置為0，即可完成一般設(shè)備與接收方的保障通信時(shí)隙分配解除。(2)MCT(多播)模式下的保障通信時(shí)隙分配解除一般設(shè)備發(fā)送保障通信時(shí)隙申請(qǐng)控制幀，設(shè)置模式為多播，在目的設(shè)備地址中添加目的設(shè)備的多播地址。個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器接收到保障通信時(shí)隙申請(qǐng)控制幀后，立刻發(fā)送應(yīng)答幀，并在下一-個(gè)超幀的信標(biāo)幀中將該描述符的起始時(shí)隙子域(StartSlot)設(shè)為0，即可完成一般設(shè)備與接收方的保障通信時(shí)隙分配解除。P2C模式下的保障通信時(shí)隙解除方法與IEEE802-1.5.4(-2006)相同。以上解除過(guò)程均要求個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器連續(xù)廣播包含解除保障通信時(shí)隙信息的信標(biāo)幀達(dá)指定次數(shù)。保障通信時(shí)隙的時(shí)隙和信道分配機(jī)制保障通信時(shí)隙參量表<table>complextableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>如圖3所示，信道與時(shí)隙分配方式為針對(duì)P2C模式的保障通信時(shí)隙，信道偏移值取競(jìng)爭(zhēng)接入時(shí)隙((〕AP)使用的信道值；針對(duì)P2P模式的保障通信時(shí)隙，協(xié)調(diào)器根據(jù)接收到的保障通信時(shí)隙請(qǐng)求幀和應(yīng)答幀分配保障通信時(shí)隙和信道偏移量，P2P模式的保障通信信道要與P2C模式的信道相區(qū)分；針對(duì)MCT模式的保障通信時(shí)隙，協(xié)調(diào)器根據(jù)以前分配的結(jié)果確定時(shí)隙和信道的分配，這種情況下保障通信時(shí)隙要求多播地址設(shè)備均沒有參與任何P2C或者P2P模式的保障通信時(shí)隙的通信，信道的分配要與P2C模式的信道分配相區(qū)分。權(quán)利要求1.一種短距離無(wú)線傳感網(wǎng)的保障通信時(shí)隙擴(kuò)展的方法，包括下列步驟(1)通過(guò)紫蜂網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備發(fā)送保障通信時(shí)隙申請(qǐng)控制幀，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)對(duì)等通信的保障通信時(shí)隙分配申請(qǐng)；(2)通過(guò)紫蜂網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備發(fā)送保障通信時(shí)隙申請(qǐng)控制幀實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)組播通信的保障通信時(shí)隙分配申請(qǐng)；(3)在保障通信時(shí)隙描述符中引入無(wú)線信道選擇功能，實(shí)現(xiàn)保障通信時(shí)隙的時(shí)域和頻域資源分配；(4)個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器統(tǒng)一管理上述通信模式的保障通信時(shí)隙的分配和解除，實(shí)現(xiàn)個(gè)域網(wǎng)內(nèi)無(wú)沖突可靠通信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種短距離無(wú)線傳感網(wǎng)的保障通信時(shí)隙擴(kuò)展的方法，其特征在于所述的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備作為保障通信時(shí)隙的收發(fā)設(shè)備可以是個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器設(shè)備與紫蜂網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，還可以均是紫蜂網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的--種短距離無(wú)線傳感網(wǎng)的保障通信時(shí)隙擴(kuò)展的方法，其特征在于所述的個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器在分配保障通信時(shí)隙時(shí)，分配在同一時(shí)隙的保障通信的發(fā)送和接收設(shè)備均不相同，頻率信道差值大于指定信道差異門限，該常量為網(wǎng)絡(luò)預(yù)先設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的-一種短距離無(wú)線傳感網(wǎng)的保障通信時(shí)隙擴(kuò)展的方法，其特征在于所述的保障通信時(shí)隙的分配包括下列歩驟-(a)設(shè)備收到子節(jié)點(diǎn)保障通信時(shí)隙分配申請(qǐng)，計(jì)算可分配時(shí)隙資源；(b)若不滿足保障通信時(shí)隙分配條件，則處理結(jié)束；若滿足保障通信時(shí)隙分配條件，則進(jìn)入歩驟(C);(c)在超幀的調(diào)度接入時(shí)段分配時(shí)隙，分配信道，在信標(biāo)幀中廣播GTS的分配；(d)處理結(jié)束。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種短距離無(wú)線傳感網(wǎng)的保障通信時(shí)隙擴(kuò)展的方法，其特征在于所述的保障通信時(shí)隙的解除包括下列歩驟(a)設(shè)備收到子節(jié)點(diǎn)保障通信時(shí)隙解除分配請(qǐng)求；(b)收回時(shí)隙信道資源；(C)保障通信時(shí)隙再分配過(guò)程；(d)在信標(biāo)幀中通知解除通信保障時(shí)隙分配。全文摘要本發(fā)明涉及一種短距離無(wú)線傳感網(wǎng)的保障通信時(shí)隙擴(kuò)展的方法，包括下列步驟(1)通過(guò)紫蜂網(wǎng)絡(luò)中的通信設(shè)備發(fā)送保障通信時(shí)隙申請(qǐng)控制幀，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)對(duì)等通信的保障通信時(shí)隙分配申請(qǐng)；(2)通過(guò)紫蜂網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備發(fā)送保障通信時(shí)隙申請(qǐng)控制幀實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)組播通信的保障通信時(shí)隙分配申請(qǐng)；(3)在保障通信時(shí)隙描述符中引入無(wú)線信道選擇功能，實(shí)現(xiàn)保障通信時(shí)隙的時(shí)域和頻域資源分配；(4)個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器統(tǒng)一管理上述通信模式的保障通信時(shí)隙的分配和解除，實(shí)現(xiàn)個(gè)域網(wǎng)內(nèi)無(wú)沖突可靠通信。本發(fā)明可支持網(wǎng)內(nèi)對(duì)等通信和并發(fā)數(shù)據(jù)通信的可靠無(wú)線接入，支持網(wǎng)內(nèi)組播通信，較好地支持工業(yè)和服務(wù)業(yè)無(wú)線應(yīng)用。文檔編號(hào)H04L29/08GK101369942SQ200810042990公開日2009年2月18日申請(qǐng)日期2008年9月17日優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日發(fā)明者姚道遠(yuǎn),孫德云,杰沈,鄧瀚林,濤邢申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所