一種基于tdma的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，該方法包括：根據(jù)一個TDMA分配表為無線傳感網(wǎng)內(nèi)的簇分配TDMA幀；所述TDMA分配表包括簇頭身份、包含起始時間和持續(xù)時長的TDMA幀、分配給簇間的重疊區(qū)域節(jié)點的重疊子幀；重疊子幀是TDMA幀中的一段持續(xù)時間。本發(fā)明利用時隙分配的TDMA機制通過基站協(xié)助來消除傳感網(wǎng)的簇間干擾，降低了路由重建中的能量損耗和不必要的信令交互，避免了因重傳導(dǎo)致的能量消耗，同時減小了包丟失率、信令開銷以及延時，提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的吞吐量，延長WSN網(wǎng)絡(luò)的生命周期，提高能量使用效率。
【專利說明】—種基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種干擾消除方法，特別是涉及一種基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀中期以來，計算技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合催生了許多新的應(yīng)用模式和技術(shù)手段，但這二者的結(jié)合仍然基本屬于傳統(tǒng)的“人與人”或者“人與機”交互的范疇。直到20世紀90年代，隨著通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)以及微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各類電子產(chǎn)品的制造成本持續(xù)地降低到人們可以接受的范圍的時候，一種同時擁有感知、計算和通信能力，并且能適用于各類不同環(huán)境的微型智能傳感器開始在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)。這些微小傳感器節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)化全面改變了人們獲取信息的方式，這就是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新興的、極具發(fā)展?jié)摿Φ木W(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這種網(wǎng)絡(luò)可以將大量簡單的節(jié)點大冗余地隨機部署在人跡罕至的惡劣環(huán)境中，節(jié)點之間通過自組織的組網(wǎng)，能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種復(fù)雜環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進行網(wǎng)內(nèi)處理，從而獲得詳盡而準確的信息并傳送給后臺骨干網(wǎng)服務(wù)器或者相關(guān)觀測者。
[0003]無線傳感網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題之一是媒體訪問控制的設(shè)計，因為節(jié)點能量大量消耗于媒體訪問控制。時分多路訪問的媒體訪問控制機制雖然本質(zhì)上解決了碰撞問題，但可擴展性差。基于樹狀的時分復(fù)用接入機制比傳統(tǒng)的時分復(fù)用接入機制的可擴展性強，但是當在同一區(qū)域簇間存在重疊區(qū)域時就會引入干擾問題。
[0004]目前解決干擾的方法有很多，一種方法是基于競爭的CSMA接入方式，基于TDMA的時隙分配方法和跳頻方式等等。相對簡單有效的一種方法是簇間通信采用碰撞檢測的多路訪問或者頻分復(fù)用LEACH和HEED，在各個簇內(nèi)則采用獨立的時分復(fù)用接入機制。盡管這種方法能有效的減小干擾，但其增加了頻譜使用成本和網(wǎng)絡(luò)接口的復(fù)雜度。
[0005]第二種方法是每個簇維護一個本地時分復(fù)用的介質(zhì)訪問控制幀。為了避免與鄰居簇重疊區(qū)域內(nèi)其它節(jié)點時隙分配重疊，節(jié)點首先進行載波偵聽確定信道中是否正在傳輸數(shù)據(jù)，如果信道空閑則傳輸數(shù)據(jù)，否則數(shù)據(jù)包被緩沖直到下一個被分配的時隙。然而，這種由簇內(nèi)成員節(jié)點偵聽載波的方法會造成大量的能量消耗。
[0006]第三種方法如圖1和圖2所示，該方法根據(jù)傳感網(wǎng)節(jié)點的位置信息定義了兩種不同類型的傳感節(jié)點:第一類傳感節(jié)點是簇間非重疊區(qū)域的節(jié)點，采用時分復(fù)用機制與簇頭通信；第二類傳感節(jié)點是簇間重疊區(qū)域內(nèi)的節(jié)點，采用基于競爭的媒體訪問機制與簇頭通信。因此，其詳細過程也可以分為簇間調(diào)度和全網(wǎng)信令傳輸兩個部分。該方法定義了以下
相關(guān)參量:
[0007]CH:簇頭節(jié)點，即根據(jù)不同的選簇方法選擇合適的傳感節(jié)點作為簇頭；
[0008]Gff:根據(jù)某種算法選擇出來的在兩個或者以上節(jié)點一跳范圍內(nèi)的節(jié)點；
[0009]BS:以有線方式和主干網(wǎng)連接并管理無線傳感網(wǎng)的節(jié)點；
[0010]TN:處于非重疊區(qū)域，用TDMA方法進行介質(zhì)訪問與簇頭通信的節(jié)點；[0011]CN:處于重疊區(qū)域，用CSMA方法進行介質(zhì)訪問與簇頭通信的節(jié)點；
[0012]BTP:用于基站和簇頭之間下行傳輸?shù)男艠藗鬏斊陂g；
[0013]BRP:用于網(wǎng)關(guān)下行傳輸?shù)男艠宿D(zhuǎn)發(fā)期間。
[0014]簇內(nèi)調(diào)度過程詳細做法如下:
[0015]I)簇頭節(jié)點通過網(wǎng)關(guān)向重疊區(qū)域內(nèi)節(jié)點和非重疊區(qū)域內(nèi)節(jié)點發(fā)送信標和查詢。簇頭節(jié)點根據(jù)時分復(fù)用子幀中各個非重疊區(qū)域內(nèi)節(jié)點的時隙分配信息通知非重疊區(qū)域內(nèi)節(jié)點的時分復(fù)用時隙。
[0016]2)非重疊區(qū)域內(nèi)節(jié)點采用時分復(fù)用的介質(zhì)訪問機制在時分復(fù)用子幀內(nèi)與簇頭節(jié)點通信。
[0017]3)在信標轉(zhuǎn)發(fā)期間，網(wǎng)關(guān)將從簇頭節(jié)點接收到的信標和查詢轉(zhuǎn)發(fā)給鄰居簇頭節(jié)點。信標轉(zhuǎn)發(fā)時期用于網(wǎng)關(guān)的下行鏈路傳輸。
[0018]4)重疊區(qū)域內(nèi)的節(jié)點用基于競爭(CSMA/CA)的介質(zhì)訪問方法與簇頭節(jié)點通信。
[0019]基站協(xié)助簇調(diào)度的信令傳輸如下:
[0020]I)以有線方式與主干網(wǎng)連接并管理無線傳感網(wǎng)的基站發(fā)送信標和查詢請求給同一簇內(nèi)的所有網(wǎng)關(guān)，非重疊區(qū)域節(jié)點和重疊區(qū)域節(jié)點。
[0021]2)簇內(nèi)網(wǎng)關(guān)收到來自基站的信標和查詢請求后將其轉(zhuǎn)發(fā)給鄰居簇頭節(jié)點。
[0022]3)鄰居簇頭節(jié)點收到網(wǎng)關(guān)發(fā)來的信標和查詢后，在第二幀的信標傳輸期間將其發(fā)送給其簇內(nèi)的所有網(wǎng)關(guān)，重疊區(qū)域節(jié)點和非重疊區(qū)域節(jié)點。
[0023]4)這些網(wǎng)關(guān)收到來自簇頭節(jié)點的信標和查詢后，在第二幀的信標轉(zhuǎn)發(fā)期間將其發(fā)送給其鄰居簇頭節(jié)點。
[0024]以上過程不斷重復(fù)，直到傳感網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點收到基站發(fā)送的信標和查詢請求，如圖3所示。上述方案中的子幀的幀格式如圖4所示。此解決干擾的傳統(tǒng)方法中，重疊區(qū)域節(jié)點采用CSMA/CA的介質(zhì)訪問方法，可以消除部分簇間干擾。但是，當傳感網(wǎng)絡(luò)分布較廣并且密集或者某個簇距離基站很遠時，信令處理過程就會很長。因為基站要周期性地發(fā)送信標和查詢來調(diào)度全網(wǎng)節(jié)點，而簇頭節(jié)點和網(wǎng)關(guān)要持續(xù)發(fā)送并轉(zhuǎn)發(fā)信標和查詢，所以會造成很大的信令開銷和能量消耗；另一方面，當重疊區(qū)域內(nèi)存在大量節(jié)點時，該方法也不能有效地避免包的碰撞。以上三種方法都不能很好的解決傳感網(wǎng)簇間的干擾問題，因此，如何利用蜂窩資源來解決樹狀拓撲結(jié)構(gòu)的傳感網(wǎng)絡(luò)中基于TDMA機制的簇間干擾是研究傳感網(wǎng)與蜂窩網(wǎng)融合的一個關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，用于解決現(xiàn)有無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于TDMA機制的簇間干擾的問題。
[0026]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法。
[0027]一種基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，該方法包括:根據(jù)一個TDMA分配表為無線傳感網(wǎng)內(nèi)的簇分配TDMA幀；所述TDMA分配表包括簇頭身份、包含起始時間和持續(xù)時長的TDMA幀、分配給簇間的重疊區(qū)域節(jié)點的重疊子幀；重疊子幀是TDMA幀中的一段持續(xù)時間。
[0028]優(yōu)選地，所述TDMA分配表由基站維護。
[0029]優(yōu)選地，當基站不能區(qū)分節(jié)點是否處于簇間重疊區(qū)域時，所述基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法的實現(xiàn)過程為:
[0030]Sll,當簇內(nèi)成員節(jié)點有數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭節(jié)點時,簇頭節(jié)點向移動網(wǎng)關(guān)發(fā)送TDMA幀請求；
[0031]S12，移動網(wǎng)關(guān)接收到所述TDMA幀請求后，通過蜂窩網(wǎng)鏈路向基站發(fā)送TDMA幀分配請求；
[0032]S13，基站判斷所述簇頭節(jié)點所在的簇是否與其他簇存在重疊區(qū)域，如果存在重疊區(qū)域，則根據(jù)TDMA分配表給所述簇頭節(jié)點分配一個與重疊簇完全不同的TDMA幀；否則，基站給所述簇頭節(jié)點隨機分配一個TDMA幀；
[0033]S14,基站將所述簇頭節(jié)點的TDMA分配信息發(fā)送給移動網(wǎng)關(guān)；所述TDMA分配信息包括分配給所述簇頭節(jié)點的TDMA幀和所述簇頭節(jié)點身份信息；
[0034]S15，移動網(wǎng)關(guān)通過無線傳感網(wǎng)接口將TDMA分配信息發(fā)送給所述簇頭節(jié)點；
[0035]S16，所述簇頭節(jié)點根據(jù)基站分配的TDMA幀調(diào)度成員節(jié)點。
[0036]優(yōu)選地，當基站能區(qū)分節(jié)點是否處于簇間重疊區(qū)域時，所述基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法的實現(xiàn)過程為:
[0037]S21,當簇內(nèi)成員節(jié)點有數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭節(jié)點時,簇頭節(jié)點向移動網(wǎng)關(guān)發(fā)送TDMA幀請求；
[0038]S22，移動網(wǎng)關(guān)接收到所述TDMA幀請求后，通過蜂窩網(wǎng)鏈路向基站發(fā)送TDMA幀分配請求；
[0039]S23，基站判斷所述簇頭節(jié)點所在的簇是否與其他簇存在重疊區(qū)域，如果存在重疊區(qū)域，則基站確定所述簇頭節(jié)點下轄的簇內(nèi)成員節(jié)點是否處于重疊區(qū)域；若該簇內(nèi)成員節(jié)點處于重疊區(qū)域，則基站分配給所述簇頭節(jié)點一個TDMA幀，該TDMA幀的重疊子幀與同所述簇頭節(jié)點所在的簇有重疊區(qū)域的簇使用的TDMA幀的重疊子幀不同；
[0040]S24,基站將所述簇頭節(jié)點的TDMA分配信息發(fā)送給移動網(wǎng)關(guān)；所述TDMA分配信息包括分配給所述簇頭節(jié)點的TDMA幀和所述簇頭節(jié)點身份信息；
[0041]S25，移動網(wǎng)關(guān)通過無線傳感網(wǎng)接口將TDMA分配信息發(fā)送給所述簇頭節(jié)點；
[0042]S26，所述簇頭節(jié)點根據(jù)基站分配的TDMA幀調(diào)度成員節(jié)點。
[0043]優(yōu)選地，所述TDMA分配表由網(wǎng)關(guān)維護。
[0044]優(yōu)選地，當網(wǎng)關(guān)不能區(qū)分節(jié)點是否處于簇間重疊區(qū)域時，網(wǎng)關(guān)為具有重疊區(qū)域的簇分配不同的TDMA幀。
[0045]優(yōu)選地，當網(wǎng)關(guān)能區(qū)分節(jié)點是否處于簇間重疊區(qū)域時，網(wǎng)關(guān)為具有重疊區(qū)域的簇分配相同的TDMA幀，但為處于簇間重疊區(qū)域內(nèi)的節(jié)點分配不同的重疊子幀。
[0046]如上所述，本發(fā)明所述的基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，具有以下有益效果:
[0047]本發(fā)明利用時隙分配的TDMA機制通過基站協(xié)助來消除傳感網(wǎng)的簇間干擾，降低了路由重建中的能量損耗和不必要的信令交互，避免了因重傳導(dǎo)致的能量消耗，同時減小了包丟失率、信令開銷以及延時，提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的吞吐量，延長WSN網(wǎng)絡(luò)的生命周期，提高能量使用效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]圖1顯示為典型的無線傳感網(wǎng)中簇重疊的場景示意圖。
[0049]圖2顯示為無線傳感網(wǎng)中簇重疊部分的節(jié)點應(yīng)用處理的過程示意圖。
[0050]圖3顯示為無線傳感網(wǎng)中簇重疊部分的簇間干擾場景示意圖。
[0051]圖4顯示為幀結(jié)構(gòu)的格式示意圖。
[0052]圖5顯示為本發(fā)明的一種應(yīng)用場景示意圖。
[0053]圖6顯示為實施例一所述的基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法的流程示意圖。
[0054]圖7顯示為實施例二所述的基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0055]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0056]請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0057]本發(fā)明公開了一種基于時分復(fù)用接入(Time Division Multiple Access, TDMA)的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，其中異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)是由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與蜂窩網(wǎng)(Wireless Sensor Networks, WSNs)融合構(gòu)成的,屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明所述的方法可以應(yīng)用于無線傳感器自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，傳感器節(jié)點通過手機移動網(wǎng)關(guān)將檢測到的數(shù)據(jù)通過手機網(wǎng)絡(luò)(包括移動網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)、2G/3G網(wǎng)絡(luò)、WiFi網(wǎng)絡(luò)等)發(fā)送給后臺服務(wù)器，其中手機是雙模具有傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊和蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊；本發(fā)明能夠?qū)崟r監(jiān)測、感知和采集各種監(jiān)測環(huán)境和對象的信息，可以廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。
[0058]本發(fā)明的應(yīng)用前提是:在蜂窩網(wǎng)與無線傳感網(wǎng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的架構(gòu)下，移動終端受到蜂窩網(wǎng)基站的監(jiān)控，在蜂窩網(wǎng)的覆蓋范圍內(nèi)有一組無線傳感節(jié)點組成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。蜂窩網(wǎng)移動終端擔任移動網(wǎng)關(guān)并且提供回程的無線傳感節(jié)點的訪問，即移動終端是雙模的且有蜂窩網(wǎng)和無線傳感網(wǎng)接口。假設(shè)當移動網(wǎng)關(guān)進入無線傳感網(wǎng)區(qū)域時，它可以監(jiān)測或者偵聽到無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道，然后移動網(wǎng)關(guān)可以從傳感節(jié)點中收集監(jiān)測到的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給基站。此外，基站通過布網(wǎng)或者網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息的匯報可以確定節(jié)點的位置；并且基站需要維護每個簇頭節(jié)點的通信半徑，根據(jù)這個通信半徑信息獲悉是否存在簇間重復(fù)區(qū)域及重復(fù)節(jié)點。
[0059]經(jīng)過蜂窩網(wǎng)和無線傳感網(wǎng)的融合，無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)和覆蓋范圍可以得到擴展，本發(fā)明的一種應(yīng)用場景如圖5所示，其中有3個簇，簇I和簇2有重疊區(qū)域，簇2和簇3有重疊區(qū)域，即在簇I和簇2的重疊區(qū)域內(nèi)布置有屬于簇I和簇2的傳感節(jié)點，在簇2和簇3的重疊區(qū)域內(nèi)布置有屬于簇2和簇3的傳感節(jié)點。當重疊區(qū)域內(nèi)的簇I節(jié)點和簇2節(jié)點使用相同時隙時，就會產(chǎn)生干擾并且導(dǎo)致碰撞。所以，在樹狀拓撲結(jié)構(gòu)的傳感網(wǎng)絡(luò)中如何利用蜂窩資源來解決基于TDMA機制的簇間干擾即是本發(fā)明要解決的技術(shù)問題。
[0060]為達到以上消除簇間干擾的目的，本發(fā)明所述的基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法的主要實現(xiàn)過程為:首先，基站(Base Station,BS)通過判斷傳感節(jié)點是否處于重疊區(qū)域?qū)ζ渌诖剡M行不同的TDMA分配。其次，基站輔助實現(xiàn)簇間干擾，其通過維護一張傳感網(wǎng)各個簇的TDMA表來完成全網(wǎng)的TDMA調(diào)度。該TDMA表包括三個部分:簇頭身份，TDMA幀和重疊子幀。然后，本發(fā)明通過使用額外的TDMA幀分配方法和信令交互來完成簇頭節(jié)點、移動網(wǎng)關(guān)、基站之間的信息傳輸，從而有效地消除簇間干擾，避免干擾引發(fā)的重傳，大大節(jié)省節(jié)點能量，減小傳輸延時，增大網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的吞吐量，延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。
[0061]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0062]實施例一
[0063]本實施例提供一種基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，該方法是基于樹狀傳感網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)與時分復(fù)用接入機制的融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾的消除方法，其中，基站不能區(qū)分節(jié)點是否處于簇間重疊區(qū)域。本實施的具體實現(xiàn)過程如圖6所示，包括以下步驟:
[0064]Sll,當簇內(nèi)成員節(jié)點有數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭節(jié)點時,簇頭節(jié)點向移動網(wǎng)關(guān)發(fā)送TDMA幀請求。
[0065]S12，移動網(wǎng)關(guān)接收到所述TDMA幀請求后，通過蜂窩網(wǎng)鏈路向基站發(fā)送TDMA幀分配請求。
[0066]S13，基站校驗數(shù)據(jù)庫并確定所述簇頭節(jié)點所在的簇是否與其他簇存在重疊區(qū)域；如果存在重疊區(qū)域，則根據(jù)TDMA分配表給所述簇頭節(jié)點分配一個與重疊簇(即與所述簇頭節(jié)點所在的簇有重疊區(qū)域的簇)完全不同的TDMA幀；否則，基站給所述簇頭節(jié)點隨機分配一個TDMA幀。
[0067]本步驟中的TDMA分配表用于解決重疊區(qū)域節(jié)點的簇間干擾，該表包括三個部分:簇頭身份，包含起始時間和持續(xù)時長的TDMA幀，分配給重疊區(qū)域節(jié)點的重疊子幀；重疊子幀是TDMA幀中的一段持續(xù)時間。
[0068]S14,基站將所述簇頭節(jié)點的TDMA分配信息發(fā)送給移動網(wǎng)關(guān)；所述TDMA分配信息包括分配給所述簇頭節(jié)點的TDMA幀和所述簇頭節(jié)點身份信息。
[0069]S15，移動網(wǎng)關(guān)通過無線傳感網(wǎng)接口將TDMA分配信息發(fā)送給所述簇頭節(jié)點。
[0070]S16，所述簇頭節(jié)點根據(jù)基站分配的TDMA幀使用TDMA方案調(diào)度成員節(jié)點；每個簇內(nèi)成員節(jié)點在分配的時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)給所述簇頭節(jié)點。
[0071]本發(fā)明通過使用額外的TDMA幀分配方法和信令交互來完成簇頭節(jié)點，移動網(wǎng)關(guān)，基站之間的信息傳輸，針對節(jié)點的位置信息，分別使用不同的TDMA幀分配方法，尤其是當節(jié)點位于非重疊區(qū)域時，通過時隙復(fù)用來提高傳輸效率效率。本發(fā)明利用時隙分配的TDMA機制通過基站協(xié)助來消除傳感網(wǎng)的簇間干擾，降低了路由重建中的能量損耗和不必要的信令交互，避免了因重傳導(dǎo)致的能量消耗，同時減小了包丟失率、信令開銷以及延時，提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的吞吐量，延長WSN網(wǎng)絡(luò)的生命周期，提高能量使用效率。
[0072]實施例二[0073]本實施例提供一種基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法,其與實施例一的區(qū)別在于:基站能夠區(qū)分節(jié)點是否處于簇間重疊區(qū)域。本實施的具體實現(xiàn)過程如圖7所示，包括以下步驟:
[0074]S21,當簇內(nèi)成員節(jié)點有數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭節(jié)點時,簇頭節(jié)點向移動網(wǎng)關(guān)發(fā)送TDMA幀請求。
[0075]S22，移動網(wǎng)關(guān)接收到所述TDMA幀請求后，通過蜂窩網(wǎng)鏈路向基站發(fā)送TDMA幀分配請求。
[0076]S23，基站校驗數(shù)據(jù)庫并確定所述簇頭節(jié)點所在的簇是否與其他簇存在重疊區(qū)域；如果存在重疊區(qū)域，則基站確定所述簇頭節(jié)點下轄的簇內(nèi)成員節(jié)點是否處于重疊區(qū)域；若該簇內(nèi)成員節(jié)點處于重疊區(qū)域，則基站分配給所述簇頭節(jié)點一個TDMA巾貞,該TDMA巾貞的重疊子幀與重疊簇(即與所述簇頭節(jié)點所在的簇有重疊區(qū)域的簇)使用的TDMA幀的重疊子幀不同。
[0077]本步驟中，處于不同簇且處于重疊區(qū)域的節(jié)點，由重疊子幀分配不同時隙，以保證重疊區(qū)域的節(jié)點在不同的時間點通信，從而避免干擾。當基站可以區(qū)分節(jié)點是否處于重疊區(qū)域時，基站給重疊區(qū)域的節(jié)點分配時隙不同的TDMA幀。即，給重疊簇分配不同的TDMA幀，那么重疊區(qū)域節(jié)點自然分配到不同的時隙；或者給重疊簇分配相同的TDMA幀，但是給重疊區(qū)域節(jié)點分配不同的重疊子幀。
[0078]S24，基站將所述簇頭節(jié)點的TDMA分配信息發(fā)送給移動網(wǎng)關(guān)；所述TDMA分配信息包括分配給所述簇頭節(jié)點的TDMA幀、重疊子幀和所述簇頭節(jié)點的身份信息。
[0079]S25，移動網(wǎng)關(guān)通過無線傳感網(wǎng)接口將TDMA分配信息發(fā)送給所述簇頭節(jié)點。
[0080]S26，所述簇頭節(jié)點根據(jù)基站分配的TDMA幀使用TDMA方案調(diào)度成員節(jié)點；由基站BS指定的時隙分配給重疊區(qū)域的成員節(jié)點，剩下的時隙由簇頭節(jié)點分配給其他成員節(jié)點。
[0081]實施例三
[0082]本實施例提供一種基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，其與實施例一和二的區(qū)別在于:所述TDMA分配表由網(wǎng)關(guān)維護。
[0083]當網(wǎng)關(guān)不能區(qū)分節(jié)點是否處于簇間重疊區(qū)域時，網(wǎng)關(guān)為具有重疊區(qū)域的簇分配不同的TDMA幀。
[0084]當網(wǎng)關(guān)能區(qū)分節(jié)點是否處于簇間重疊區(qū)域時，網(wǎng)關(guān)為具有重疊區(qū)域的簇分配相同的TDMA幀，但為處于簇間重疊區(qū)域內(nèi)的節(jié)點分配不同的重疊子幀。
[0085]本發(fā)明適用于人員相對比較集中的城市熱點地區(qū)，即傳感網(wǎng)及蜂窩網(wǎng)覆蓋相對密集的區(qū)域。在該區(qū)域中，存在有大量的能夠成為網(wǎng)關(guān)的移動終端。也就是說，本發(fā)明所述的方法適用于密集型傳感網(wǎng)，因為節(jié)點分布密集將會導(dǎo)致各個簇間重疊，產(chǎn)生大量的簇間重疊區(qū)域，而基于TDMA的接入方式不能很好的解決簇間干擾，所以本發(fā)明提供的基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法就能很好的抑制并減少簇間干擾，減少傳感網(wǎng)節(jié)點由于碰撞帶來的能量消耗和傳輸時延，很好的延長網(wǎng)絡(luò)周期。
[0086]綜上所述，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0087]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，其特征在于，所述基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法包括:根據(jù)一個TDMA分配表為無線傳感網(wǎng)內(nèi)的簇分配TDMA幀；所述TDMA分配表包括簇頭身份、包含起始時間和持續(xù)時長的TDMA幀、分配給簇間的重疊區(qū)域節(jié)點的重疊子幀；重疊子幀是TDMA幀中的一段持續(xù)時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，其特征在于:所述TDMA分配表由基站維護。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，其特征在于:當基站不能區(qū)分節(jié)點是否處于簇間重疊區(qū)域時，所述基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法的實現(xiàn)過程為: Sll,當簇內(nèi)成員節(jié)點有數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭節(jié)點時，簇頭節(jié)點向移動網(wǎng)關(guān)發(fā)送TDMA幀請求； S12，移動網(wǎng)關(guān)接收到所述TDMA幀請求后，通過蜂窩網(wǎng)鏈路向基站發(fā)送TDMA幀分配請求； S13，基站判斷所述簇頭節(jié)點所在的簇是否與其他簇存在重疊區(qū)域，如果存在重疊區(qū)域，則根據(jù)TDMA分配表給所述簇頭節(jié)點分配一個與重疊簇完全不同的TDMA幀；否則，基站給所述簇頭節(jié)點隨機分配一個TDMA幀； S14，基站將所述簇頭節(jié)點的TDMA分配信息發(fā)送給移動網(wǎng)關(guān)；所述TDMA分配信息包括分配給所述簇頭節(jié)點的TDMA幀和所述簇頭節(jié)點身份信息； S15，移動網(wǎng)關(guān)通過無線傳感網(wǎng)接口將TDMA分配信息發(fā)送給所述簇頭節(jié)點； S16，所述簇頭節(jié)點根據(jù)基站分配的TDMA幀調(diào)度成員節(jié)點。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，其特征在于:當基站能區(qū)分節(jié)點是否處于簇間重疊區(qū)域時，所述基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法的實現(xiàn)過程為: S21,當簇內(nèi)成員節(jié)點有數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭節(jié)點時,簇頭節(jié)點向移動網(wǎng)關(guān)發(fā)送TDMA幀請求； S22，移動網(wǎng)關(guān)接收到所述TDMA幀請求后，通過蜂窩網(wǎng)鏈路向基站發(fā)送TDMA幀分配請求； S23，基站判斷所述簇頭節(jié)點所在的簇是否與其他簇存在重疊區(qū)域，如果存在重疊區(qū)域，則基站確定所述簇頭節(jié)點下轄的簇內(nèi)成員節(jié)點是否處于重疊區(qū)域；若該簇內(nèi)成員節(jié)點處于重疊區(qū)域，則基站分配給所述簇頭節(jié)點一個TDMA幀，該TDMA幀的重疊子幀與同所述簇頭節(jié)點所在的簇有重疊區(qū)域的簇使用的TDMA幀的重疊子幀不同； S24,基站將所述簇頭節(jié)點的TDMA分配信息發(fā)送給移動網(wǎng)關(guān)；所述TDMA分配信息包括分配給所述簇頭節(jié)點的TDMA幀和所述簇頭節(jié)點身份信息； S25，移動網(wǎng)關(guān)通過無線傳感網(wǎng)接口將TDMA分配信息發(fā)送給所述簇頭節(jié)點； S26，所述簇頭節(jié)點根據(jù)基站分配的TDMA幀調(diào)度成員節(jié)點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，其特征在于:所述TDMA分配表由網(wǎng)關(guān)維護。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，其特征在于:當網(wǎng)關(guān)不能區(qū)分節(jié)點是否處于簇間重疊區(qū)域時，網(wǎng)關(guān)為具有重疊區(qū)域的簇分配不同的TDMA幀。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于TDMA的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)簇間干擾消除方法，其特征在于:當網(wǎng)關(guān)能區(qū)分節(jié)點是否處于簇間重疊區(qū)域時，網(wǎng)關(guān)為具有重疊區(qū)域的簇分配相同的TDMA幀，但為處于簇間 重疊區(qū)域內(nèi)的節(jié)點分配不同的重疊子幀。
【文檔編號】H04L25/03GK103634246SQ201210297869
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月20日
【發(fā)明者】袁芝, 胡宏林, 歐陽玉玲 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所