专利名称：无线体域网中自适应低时延媒体接入控制方法
无线体域网中自适应低时延媒体接入控制方法技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及媒体接入控制方法，具体地说是一种用于无线 体域网中的媒体接入控制方法，该方法在保证分组成功地接入信道的前提下，最大限度 地降低分组时延，和减少能量消耗。
背景技术：
无线体域网(WBAN，Wireless Body Area Network)是以人体周围的设备，如随身携带的传感器、手表、PDA和手机等以及人体内部植入设备等为对象的无线通信网 络。在近距离无线通信领域，虽然存在无线个域网WPAN技术，但体域网这一概念将 近距离无线通信的传输距离规定得更短，将距离限定在人体周围。体域网技术的应用范 围很广，从生理信号采集，到人体计算交互、教育以及娱乐等都有应用潜力，特别是由 于WBAN在人体周围或者体表甚至体内工作，能够支持面向任何人的医疗和健康护理服 务，比如配置成一个人体传感器网络来远程监测患者生命特征从而实时监测患者身体健 康状况，所以这种技术在医疗应用方面有着巨大潜力，可提供更加安全的医疗服务，并 降低医疗成本。
在国际标准化方面，IEEE 802标准委员会是致力于在无线通信领域推进国际 标准的国际标准化组织，其IEEE 802.15集中在WPAN方面。该工作组已制订出多个 无线标准，比如IEEE 802.15.1，也被称为Bluetooth，以及IEEE 802.15.4，定义的是低 速WPAN标准，用于Zigbee设备，IEEE 802.15.4a是对IEEE 802.15.4的物理层的补 充，使用的是超宽带UWB技术等等。也有正在制订过程中的标准，比如应用毫米波 技术的高速WPAN标准IEEE 802.15.3c,适用于中国的IEEE 802.15.4c和日本的IEEE 802.15.4d，还有对 IEEE 802.15.4 的媒体接入控制(MAC，Medium Access Control)进行 改善的IEEE802.15.4e。为了协调来自医疗和健康护理团体的强烈愿望和ICT (Information Communication Technology)工业界，IEEE 802.15工作组正式建立了第6任务组TG6，致 力于WBAN的标准化工作。
从MAC协议的角度看，Bluetooth和IEEE 802.11对于WBAN的应用都显得效率低下，而普通无线传感器网络WSN也并不适合这些特殊的着重面向生物医学应用方面的 WBAN。作为低功耗低速率近距离无线通信的世界标准，IEEE 802.15.4因为协议简单并 被广泛应用于现有短距离通信系统中，而且相当接近WBAN对MAC协议的设计要求， 可以作为无线体域网实现技术的一种备选方案。
IEEE 802.15.4是用于低速无线个域网的物理层和媒体接入控制层的规范，该标 准将网络中所有无线设备从功能上划分成三类节点，即网络协调点、协调点和普通节 点，其中网络协调点为整个网络的主控节点，并且每个IEEE 802.15.4网络只能有一个网 络协调点，协调点通常通过发送信标实现与周围节点的同步，且具有转发分组的功能， 普通节点只具有简单的收发功能，不能进行分组的转发。全功能设备可以充当网络协调 点、协调点或普通节点，然而精简功能设备只能充当普通节点。
该IEEE 802.15.4标准支持星型网和对等网两种基本的网络拓扑结构，无论采用 哪类网络拓扑结构，网络均可以采用信标使能模式或无信标使能模式。如果网络当中存 在周期性发送信标的节点，则称该网络为信标使能网络，否则称其为无信标使能网络。 无信标使能网络没有周期性发送信标的节点，但普通节点仍然可以向其协调点发出信标 请求命令，此时协调点以单播的形式向该普通节点发送信标。该标准共定义了四种MAC 帧结构，即信标帧、数据帧、MAC命令帧和应答帧。其中，信标帧能够实现协调点与周 围节点间的同步并对超帧结构进行相应的描述，同时普通节点可以通过信标帧识别各个 网络。在该标准中，数据有三种不同的传输模式，即普通节点到协调点、协调点到普通 节点以及对等节点间的业务传输，而根据不同的业务处理方式，节点间通信可以分成三 类，即直接传输、间接传输和保证时隙GTS中的传输。
在信标使能模式中，IEEE 802.15.4采用的超帧结构如图1所示。该超帧结构 将时间划分成等间隔的周期，该周期由协调点发送的信标帧界定，并且通常由激活期 Active和非激活期:Inactive两部分构成。节点在激活期进行业务的交互，在非激活期则 转为低功耗模式。激活期通常分为16个等长的超帧时隙，信标必须在超帧第一个时隙即 0时隙的起始时刻发送。超帧的竞争期CAP紧接信标帧，并可延续到整个激活期结束。 如果普通节点有对实时业务的需求，可向协调点申请GTS时隙，每个GTS时隙可以占据 若干个超帧时隙，多个GTS时隙形成非竞争期CFP，非竞争期紧接竞争期，并且一直延 续到激活期结束，协调点最多可以分配7个GTS时隙。节点在竞争期中的通信采用时隙 CSMA/CA的机制接入信道，而在非竞争期中直接进行通信。超帧的长度BI是由信标级 数BO决定的，而激活期长度SD是由超帧级数SO决定的。在CAP时期，新的节点想 加入网络是通过时隙CSMA/CA机制实现的，并且所有基于竞争的业务在CFP开始之前 都会结束。除了基于时隙CSMA/CA机制的传输，在信标使能网络，还采用保证时隙来 满足实时业务的传输。
在IEEE 802.15.4协议中，GTS分配的实现过程如图2所示。普通节点有实时业 务的需求时，该节点会在当前超帧的CAP时期向协调点发送GTS请求，在收到GTS请求 命令时，协调点进行可选的应答确认ACK，然后检查在当前的超帧中是否有可供分配的 GTS时隙资源，在资源足够的条件下，协调点将该节点的GTS分配信息放入下一个超帧 的信标中进行广播，以通知全部发送GTS请求的普通节点。请求GTS时隙的普通节点 在GTS请求发送成功后，处于等待状态，直到收到含有其自身GTS分配信息的信标，随 后在该信标所在超帧的成功分配给普通节点自身的GTS时隙中开始传输数据。
当IEEE 802.15.4用于WBAN时，由于超帧结构中CFP的引入，保证了实时业务 的低时延特性，而且非激活期也有利于降低网络中节点的能耗，但该标准仍然存在以下 两方面的不足
(1)在IEEE 802.15.4协议中，一个超帧内GTS分配数量最多为7个，且在当前超 帧内激活期和非激活期长度均固定不变，这样设计不足之处在于如果当前超帧CAP时 期没有GTS业务请求，则竞争期占据整个激活期，协调点不能及时休眠，增加了能耗； 而当超帧的CAP时期有大量GTS业务请求时，CFP时期又不能同时容纳大量的GTS业 务，即IEEE 802.15.4协议中无法通过GTS时隙的动态分配来实现对GTS业务的灵活支 持。
(2)IEEE 802.15.4协议在GTS时隙发送数据的实现过程中，尽管节点的GTS请 求在当前超帧的CAP内可能已经竞争成功，但由于GTS的时隙分配信息需要在下一个超 帧的信标中进行广播，所以在当前超帧的CFP时期，节点不能及时传输分组，而必须等 到下一个超帧的CFP时期才能进行传输，这样无疑增加了 GTS分组的时延。发明内容
本发明的目的在于避免上述IEEE 802.15.4协议的不足，提出一种无线体域网中 自适应低时延媒体接入控制方法，实现对GTS业务的自适应灵活支持，减小GTS分组的 传输时延和网络节点的能耗，并提高无线体域网的可靠性。
实现本发明目的的技术思路是在本发明的超帧结构中固定CAP时期长度，而 CFP时期的长度和非激活期长度根据当前超帧中GTS业务量自适应变化，实现根据GTS 业务情况对GTS时隙进行动态分配，克服IEEE 802.15.4中GTS时隙数最多为7的限制， 从而实现对GTS业务的自适应灵活支持和降低网络节点的能耗。本发明通过在超帧结构 中，增加一个通知帧时隙，实现当前超帧发送GTS请求的节点便可以在当前超帧中获得 GTS时隙分配信息，并在当前超帧的扩展CFP时期发送GTS业务，从而减小GTS分组的 时延。具体实现步骤包括如下
(1)协调点在超帧开始时广播发送信标帧，其中包括超帧长度、竞争期长度、通 知帧时隙这些协议参数，各普通节点接收到该信标帧后，将所有协议参数记录在本地缓 存中；
(2)若普通节点有保证时隙需求，则在竞争期通过时隙载波侦听多址接入冲突避 免机制接入信道，并向协调点发送保证时隙请求，协调点收到该请求后向普通节点回复 确认帧予以确认，并根据当前网络中能用的保证时隙资源对该请求分配保证时隙；
(3)竞争期结束后所有节点进入非竞争期，若普通节点有保证时隙业务需要发 送，并在当前超帧之前已成功获得保证时隙分配，则在当前超帧的非竞争期的相应时隙 与协调点进行保证时隙业务交互，若普通节点无保证时隙业务或未获得保证时隙分配， 则该普通节点进入休眠；
(4)非竞争期结束后，协调点在通知帧时隙广播发送通知帧，该通知帧中包含协 调点对保证时隙请求的时隙分配信息，所有普通节点接收该通知帧，并记录各自的保证 时隙分配信息；
(5)协调点发送完通知帧之后，所有普通节点和协调点进入扩展非竞争期，若普 通节点已获得保证时隙分配，则该普通节点在相应时隙完成与协调点之间的保证时隙业 务交互，否则该普通节点进入休眠状态；
(6)扩展非竞争期结束后，所有普通节点和协调点进入非激活期，并在该时期进 入休眠休眠状态；
(7)非激活期结束后，所有协调点和普通节点进入下一个超帧，并转入步骤 ⑴。
本发明与IEEE 802.15.4协议相比具有以下优点
1)本发明采用GTS时隙的动态分配，如果当前超帧的CAP时期内没有GTS请 求，则当前超帧的CFP长度为零，此时超帧的激活期长度较短，其长度为信标帧和CAP长度之和，且非激活期较长，这样与IEEE 802.15.4协议相比节省了能耗；而在超帧的 CAP时期有较多的GTS请求时，本发明可以扩展非激活期，相比IEEE 802.15.4，可以分 配更多的GTS时隙，非竞争期将动态延长直至整个超帧结束，非激活期相应缩短直至为 零，从而突破IEEE 802.15.4中对于GTS时隙数为7的限制，增加无线体域网对GTS业务 的支持能力，可满足有较多GTS业务时的需求，通过GTS时隙的动态分配来实现对GTS 业务的自适应支持。
2)本发明中的GTS时隙分配信息由协调点通过广播通知帧实现，在协调点快速 响应GTS请求的情况下，当前超帧的CFP的长度完全由当前超帧中GTS请求的数量决 定，在当前超帧的竞争期内请求GTS成功的节点，可以立刻在当前超帧的CFP时期传输 数据，从而减小了 GTS分组的时延。
3)本发明中的信标帧由于不包含时隙分配信息，从而相对于IEEE 802.15.4总的 信标帧长度更短，可以提高信标帧在时变信道下被成功接收的概率，特别有益于提高无 线体域网的可靠性。
图1是IEEE 802.15.4中的超帧结构示意图2是IEEE 802.15.4中GTS分配的实现过程示意图3是本发明的流程图4是本发明使用的超帧结构示意图5是本发明使用的信标帧结构示意图6是本发明使用的通知帧结构示意图7是本发明仿真中的网络拓扑结构示意图8是本发明与IEEE 802.15.4协议仿真对比结果显示示意图。
具体实施方式
假设采用的网络模型为星型网络，所有普通节点的数据都发往位于网络中心的 协调点；网络采用信标使能模式；所有普通节点的业务均通过保证时隙传输。其具体实 施步骤参照图3，描述如下
步骤1，发送信标帧。
本发明的超帧结构如图4所示，在超帧开始时，协调点构造信标帧，其帧 结构如图5所示，该信标帧是在IEEE 802.15.4中信标帧结构的基础上改进，即剔除 GTSSpecification、GTS Direction、GTS List 参数，该帧结构在信标帧的 Beacon Payload中包含超帧长度、竞争期长度、通知帧时隙协议参数；之后，协调点将该信标帧以广播 方式发送，普通节点接收到信标帧后，读取其中的超帧长度、竞争期长度、通知帧时隙 这些协议参数，并记录在本地缓存中。因为本发明的信标帧中不包含GTS的时隙分配信 息，与IEEE 802.15.4中的信标帧结构相比，缩短了信标帧的长度，提高了信标帧在时变 信道下被成功接收的概率，从而提高了无线体域网的可靠性。
步骤2，GTS请求的发送过程和动态GTS时隙分配过程。
协调点发送完信标帧之后，所有协调点和普通节点进入图4所示的CAP时期，该时期各节点均通过时隙CSMA/CA机制接入信道并传输数据。
若普通节点既没有发送业务也没有接收业务，则该普通节点进入休眠状态，若 普通节点的发送数据业务通过保证时隙传输，则普通节点在该时期通过时隙CSMA/CA 竞争接入信道，并向协调点发送GTS请求，该请求中包含了普通节点欲申请的GTS时隙 数量，协调点成功接收到GTS请求后向发送节点回复ACK予以确认。收到GTS请求 后，协调点根据普通节点欲申请的GTS时隙数，并综合当前超帧中可供分配的GTS时隙 数目，对当前GTS请求分配GTS时隙。在本发明的GTS时隙分配中，协调点在本地保 存一个矢量V，用以记录超帧中已分配的GTS时隙，在收到GTS请求命令时，协调点自 非竞争期的第一个时隙至超帧结束时隙，遍历每个超帧时隙，直至找到某个时隙区间的 长度等于普通节点申请的GTS数，并且该时隙区间中的每个时隙都不在矢量V中，则将 该时隙区间分配给该普通节点，若未找到满足上述条件的时隙区间，则对该GTS请求不 予分配GTS时隙。
在本发明的超帧设计中，超帧长度和竞争期长度均为协议参数，在一个超帧内 是固定的，并由协调点通过广播信标帧通知全部普通节点，这意味着在每个超帧中竞争 期和非竞争期的分界线固定不变，又因为在一个网络运行过程中超帧长度固定，所以非 竞争期和非激活期的长度之和固定不变。对于当前超帧内通过GTS请求竞争发送成功并 申请到GTS时隙的节点，协调点通过广播通知帧告知普通节点GTS时隙分配结果，并通 过压缩非激活期以扩展非竞争期的长度，这意味着激活期和非激活期之间的分界线因为 非竞争期长度的动态调整而动态变化。上述设计实现了当超帧的CAP时期没有GTS请求 时，激活期长度最小，最小值为信标帧和CAP两者长度的总和，从而有助于减少协调点 的能耗；而当超帧的CAP时期有密集GTS业务请求时，激活期长度可动态扩展，最大值 为整个超帧长度，突破IEEE 802.15.4中GTS时隙最多为7的限制，从而容纳更多的GTS 业务。
步骤3，非竞争期中GTS业务传输。
竞争期结束后，所有协调点和普通节点进入非竞争期，所有普通节点根据已分 配的GTS时隙启动计时器进行定时，以便在相应的GTS时隙唤醒并打开发送天线或接收 天线，完成与协调点之间GTS业务的传输，若普通节点没有发送GTS业务和接收GTS业 务，或者普通节点有GTS业务但未获得相应的GTS时隙分配，则该普通节点进入休眠状 态。
步骤4，协调点通过发送通知帧广播时隙分配结果。
非竞争期结束后，所有协调点和普通节点进入通知帧时隙，在该时隙协调点广 播发送通知帧通知扩展非竞争期的时隙分配结果，通知帧的帧格式如图6所示，该通知 帧的帧格式在媒体接入控制层负载中仅含有保证时隙的分配信息，即GTS Specification, GTS Direction, GTS List,所有普通节点接收该通知帧，若普通节点的地址出现在通知帧 地址列表中，则该普通节点记录分配的GTS开始时隙及时隙长度。
本发明中通知帧时隙位于全部已有GTS时隙之后，即非竞争期之后的第一个超 帧时隙，协调点在发送完通知帧后，根据当前已分配的GTS时隙计算下一个超帧的通知 帧时隙，并将该参数放入下一个超帧的信标帧中，通过广播发送信标帧通知给所有普通 节点。页
在现实情况中，协调点对于GTS请求分组的响应速度快慢不一，具体取决于协 调点的硬件设计与实现。在快速响应情况下，协调点可以在当前超帧的通知帧时隙响应 GTS分配请求，但如果协调点能力有限，不能及时在当前超帧的通知帧时隙响应GTS分 配请求而通知节点GTS分配结果，则类似于IEEE 802.15.4，协调点将在下一个超帧或者 后续超帧中的通知帧时隙广播GTS分配结果，而具体在哪个超帧则取决于协调点的实际 响应时间。
步骤5，扩展非竞争期的GTS业务传输。
通知帧时隙结束后，所有协调点和普通节点进入扩展非竞争期，该时期内若普 通节点已获得GTS时隙分配，则启动计时器，并在定时到相应时隙时打开发送天线或接 收天线，完成与协调点之间GTS业务的传输，若普通节点无GTS业务或者未获得GTS时 隙分配，则该普通节点进入休眠状态。
步骤6，扩展非竞争期结束后所有协调点和普通节点进入非激活期，该期间所有 以上节点关闭发送天线和接收天线，即进入休眠状态，以便节省能耗。
步骤7，非激活期结束后所有协调点和普通节点进入下一个超帧，并转入步骤 1。
本发明的效果可通过以下仿真说明
1.仿真环境
仿真基于平台MIRAI-SF，该平台由 NICT (National Institute of Information and Communications Technology)开发。仿真中采用的网络模型如图7所示，为星型拓扑结构，网络中有一个协调点，多个普通节点，普通节点发送速率为5kbps的GTS数据业 务，该业务持续时间为加，GTS分组长度为kbytes，仿真时间为30s，仿真中普通节点 的个数从1增加到10，仿真中采用的其他网络参数如表1所示，仿真中所采用的能耗模型 如表2所示。
表1仿真参数表
参数取值信道速率250 kbps超帧时隙数32时隙持续时间1920 symbols符号时间16 μβ每字节包含的物理层符号数2MAC帧最大重复次数3数据发送速率5 kbpsMAC帧的数据负载38 bytes信标级数6超帧级数(ffiEE 802.15.4中)5本发明CAP时隙数6 slots缓存大小协调点2000 kbytes终端设备20 kbytes仿真开始时间0 s仿真结束时间30 s
表2能量模型参数表
工作状态功率发送36.5mW接收41.4mW非激活(休眠)42 μ W
2.仿真内容
对GTS分组的时延、协调点能耗、普通节点能耗、网络吞吐量这些性能指标进 行仿真，其结果如图8所示，其中图8(a)为GTS业务分组平均时延意图，图8(b)为协 调点能耗示意图，图8(c)为普通节点能耗示意图，图8(d)为网络吞吐量示意图。
3.仿真结果分析
从图8(a)中可以看出，本发明中GTS分组的时延更短，原因是本发明中的GTS 请求最快能在当前超帧中得到响应并分配时隙，从而使得分组可在当前超帧中传输，进 而减小时延。而该图8 (a)中另一个结果是协调节点在分配GTS时隙时，由于响应时间不 同导致的时延也有差别，从图8(a)中可以看出，当协调点响应GTS请求时间为IOOms时 GTS分组的时延更短，原因是普通节点的GTS请求能在本超帧得到处理，并且协调点在 通知帧中广播分配结果，于是普通节点的业务分组能在通知帧后的相应时隙得到传输； 而当响应时间为1000ms时，时隙分配结果须在下一个超帧的通知帧中广播，从而最终导 致响应时间为IOOOms时的分组时延更长。同时可以看出，IEEE 802.15.4协议中的分组时 延在节点数增至7以后急剧增加，原因是在IEEE802.15.4协议中最多可以分配7个GTS时 隙，当CFP业务节点数大于该值后，后续节点的GTS请求被拒绝，从而导致这些后续节 点的业务分组被缓存，直至超帧中有时隙可以分配。而本发明中充分利用了非激活期， 并最多可以分配26个GTS时隙，因此在整个仿真过程中不存在节点的GTS请求被拒绝而 发生业务分组缓存时间过长的现象，从而比IEEE 802.15.4中方法得到的时延更小。
从图8 (b)中可以看出，本发明中协调点的能耗相比IEEE 802.15.4协议中协调点 的能耗更低，主要原因是本发明中采用的CAP固定占用为6个时隙，而IEEE802.15.4协 议中的CAP长度不固定，当CFP业务最多占用7时隙时CAP长度最短，为9个时隙，而 在无CFP业务时CAP的时间长度最大可为近16时隙，由于协调点在超帧激活期内保持激 活无法休眠，从而最终导致IEEE 802.15.4协议的协调点能耗更高。
从图8(c)中可以看出，本发明中普通节点的能耗与IEEE 802.15.4协议的普通能 耗相比差别不大，这是由于所有普通节点都是在有业务情况下激活，而在超帧内的其余 时间休眠，这也验证了本发明中的方法并不是以节点能耗的增加为代价而得到分组时延 性能提高的。
从图8(d)中可以看出，随着节点数目的增加，网络中的GTS业务分组随之增 加，从而吞吐量也随之增加，而在IEEE 802.15.4协议中在普通节点数目达到7时，分 配的GTS时隙数达到饱和，从而吞吐量不再增加。本发明中，当协调点的响应时间为IOOms时，其吞吐量相比IEEE 802.15.4协议更高，因为普通节点的GTS请求及时得到处 理，并在当前超帧中可以传输业务分组，而在IEEE 802.15.4协议中，该GTS请求却必须 等到下一个超帧才可以传输，所以本发明比IEEE 802.15.4协议的吞吐量更高；而在协调 点的响应时间为IOOOms时，本发明的吞吐量与IEEE 802.15.4协议的吞吐量相近，这是因 为在响应时间为1000ms时，普通节点的GTS请求在下一个超帧得到处理，且普通节点在 下一个超帧中才能传输业务分组，从而吞吐量与IEEE802.15.4协议相近，但由于本发明 可以扩展非竞争期持续进行CFP业务传输，所以吞吐量在节点数达到7以后持续增加。
综上，本发明与IEEE 802.15.4协议相比，在GTS分组的时延、协调点能耗、普 通节点能耗、网络吞吐量这些指标方面性能更好，即本发明克服了 IEEE 802.15.4GTS分 组时延较长、协调点能耗较高和网络吞吐量较低的不足，从而更加适用于无线体域网。
术语说明
WBAN无线体域网
PDA个人掌上电脑
WPAN无线个域网
IEEE美国电气和电子工程师协会
Bluetooth 蓝牙
Zigbee紫蜂
UWB超宽带
MAC媒体接入控制
ICT信息通信技术
WSN无线传感器网络
GTS保证时隙
Active激活期
Inactive非激活期
CAP竞争期
CFP非竞争期
CSMA/CA载波侦听多址接入冲突避
BI信标间隔
BO信标级数
SD激活期长度
SO超帧级数
ACK确认帧
Beacon信标中贞
Beacon Payload信标中贞负载
GTS Specification保证时隙描述
GTS Direction保证时隙方向
GTS List保证时隙列表。
权利要求
1.一种无线体域网中自适应低时延媒体接入控制方法，包括如下步骤(1)协调点在超帧开始时广播发送信标帧，其中包括超帧长度、竞争期长度、通知 帧时隙这些协议参数，各普通节点接收到该信标帧后，将所有协议参数记录在本地缓存 中；(2)若普通节点有保证时隙需求，则在竞争期通过时隙载波侦听多址接入冲突避免机 制接入信道，并向协调点发送保证时隙请求，协调点收到该请求后向普通节点回复确认 帧予以确认，并根据当前网络中可用的保证时隙资源对该请求分配保证时隙；(3)竞争期结束后所有节点节点进入非竞争期，若普通节点有保证时隙业务需要发 送，并在当前超帧之前已成功获得保证时隙分配，则在当前超帧的非竞争期的相应时隙 与协调点进行保证时隙业务交互，若普通节点无保证时隙业务或未获得保证时隙分配， 则该普通节点进入休眠；(4)非竞争期结束后，协调点在通知帧时隙广播发送通知帧，该通知帧中包含协调点 对保证时隙请求的时隙分配信息，所有普通节点接收该通知帧，并记录各自的保证时隙 分配信息；(5)协调点发送完通知帧之后，所有普通节点和协调点进入扩展非竞争期，若普通节 点已获得保证时隙分配，则该普通节点在相应时隙完成与协调点之间的保证时隙业务交 互，否则该普通节点进入休眠状态；(6)扩展非竞争期结束后，所有普通节点和协调点进入非激活期，并在该时期进入休 眠休眠状态；(7)非激活期结束后，所有协调点和普通节点进入下一个超帧，并转入步骤(1)。
2.根据权利要求1所述的无线体域网媒体接入控制方法，其中步骤(1)所述的信 标帧，是在IEEE 802.15.4中信标帧结构的基础上改进，即剔除GTSSpecification、GTS Direction、GTS List参数，并在信标帧中添加通知帧时隙参数。
3.根据权利要求1所述的无线体域网媒体接入控制方法，其中步骤(2)所述的协调点 根据当前网络中可用的保证时隙资源对该请求分配保证时隙，是由协调点根据普通节点 欲申请保证时隙数，从非竞争期的第一个时隙至超帧结束时隙，遍历每个超帧时隙，直 至找到可供分配的时隙区间；若未找到可供分配区间，则拒绝给该普通节点分配保证时 隙。
4.根据权利要求1所述的无线体域网媒体接入控制方法，其中步骤(4)所述的通知帧 时隙，是一个超帧时隙，该时隙位于非竞争期之后的第一个超帧时隙，协调点在发送完 通知帧之后计算下一个超帧中的通知帧时隙位置，并在下一个超帧的信标帧中添加通知 帧时隙参数，通过广播信标帧通知给所有普通节点。
5.根据权利要求1所述的无线体域网媒体接入控制方法，其中步骤(4)所述的通知 帧，是由协调点在通知帧中加入保证时隙分配信息，并通过广播发送通知帧将时隙分配 信息通知给所有普通节点，在该通知帧的媒体接入控制层负载中仅含有保证时隙的分配 信息，即 GTS Specification、GTS Direction、GTS List。
全文摘要
本发明公开了一种无线体域网中自适应低时延媒体接入控制方法，主要解决IEEE 802.15.4应用于无线体域网时存在的GTS时隙无法实现自适应分配和保证时隙业务时延较大的问题。其实现步骤包括协调点在竞争期接收普通节点的GTS请求，通过压缩非激活期以扩展非竞争期，并根据GTS请求的数量动态分配GTS时隙；已获得GTS时隙普通节点在非竞争期完成与协调点的GTS业务传输；协调点在非竞争期之后的通知帧时隙广播发送通知帧，通知普通节点扩展非竞争期的时隙分配；获得GTS时隙普通节点在扩展非竞争期完成与协调点的GTS业务传输。本发明与IEEE 802.15.4相比能够实现GTS时隙的自适应分配、降低GTS业务分组的时延和减少协调点能量消耗，可适用于无线体域网。
文档编号H04W4/06GK102026099SQ20101054601
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者刘永俊, 张坤, 李建东, 李长乐, 武倩倩, 王玲玲, 郝彬彬 申请人:西安电子科技大学