申请/专利权人：华南理工大学

申请日：2024-03-18

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN118158288A

主分类号：H04L69/00

分类号：H04L69/00;H04L47/625;H04L47/56;H04L47/6275

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.06.25#实质审查的生效;2024.06.07#公开

摘要：本发明公开了一种面向数据收集的混合任务水声MAC协议实现方法。在面向数据收集的应用场景任务主要可以分为两种类型：周期型任务、突发型任务。现有协议主要针对节点执行单一任务而设计，并没有从节点执行混合任务场景进行设计。针对高低负载混合任务场景，本发明设计了在高负载调度周期增加接收低负载节点控制包的机制，根据控制包申请，动态开启低负载调度周期，用于低负载节点发送数据包，提高了协议的信道利用率。协议增加了指数法则，来满足突发型任务数据包实时性需求。协议还实现了节点切换执行任务类型、灵活功率控制的功能，提高了协议的适应性。针对数据包可靠性，协议设计了Ack确认机制，提高了协议的有效投递率。

主权项：1.一种面向数据收集的混合任务水声MAC协议实现方法，应用于星型网络拓扑的水声传感网，包括Nsum个混合任务传感节点，1个位于中心位置的Sink节点，其特征在于，在经水声传感网初始化之后，由交替的调度周期组成，调度周期包括高负载调度周期和低负载调度周期，混合任务传感节点根据节点所执行的混合任务类型分为高负载混合任务和低负载混合任务，对应执行混合任务的节点分别是高负载混合任务节点和低负载混合任务节点，分别简称为高负载节点和低负载节点；对于高负载节点，混合任务MAC协议实现方法包括以下步骤：S1、设定每个节点的发送功率初始值、节点编号；S2、节点进入初始化阶段，发送Src_Init_High初始化信息包，等待接收Sink节点的Sink_Init信息包；根据Sink_Init信息包中本节点的等待发送时间，设置并开启高负载调度周期等待发送定时器，随后进入空闲等待状态S3；S3、空闲等待状态：等待各种定时器到期、任务指标和收到响应确认信息包进行执行相应处理；S4、判断混合任务切换需求标志位若为YES，节点发送Toggle控制包，随后进入空闲等待状态S3，等待接收Sch_Ack_Switch信息包；若为No，节点发送一个数据包，随后进入空闲等待状态S3，等待接收Sch_Ack或Sch_Ack_Exp确认信息包；S5、当节点接收到来自Sink节点的Sch_Ack或Sch_Ack_Exp确认信息包时，根据该信息包中低负载调度周期标记为开启，则节点进入空闲等待状态S3，等待接收低负载调度周期的Ack信息包；如不开启，设置高负载调度周期等待发送定时器，随后进入空闲等待状态S3；S6、当节点接收到来自Sink节点的低负载调度周期Ack确认信息包时，节点会开启高负载调度周期等待发送定时器，随后进入空闲等待状态S3；S7、当节点接收到来自Sink节点的Sch_Ack_Switch确认信息包时，当本节点在高负载调度周期已发Toggle控制包时，节点将混合任务切换需求标志位设置为NO，此时高负载节点将会转变为低负载节点，节点运行低负载混合任务节点运行流程；当本节点在高负载调度周期未发Toggle控制包时，此时节点更新高负载调度周期等待发送定时器定时时长，然后开启该定时器；随后进入空闲等待状态S3；S8、当接到上层协议通知混合任务切换需求事件产生时，节点将混合任务切换需求标志位设置为YES；随后进入空闲等待状态S3；对于低负载节点，混合任务MAC协议实现方法包括以下步骤：T1、设定每个节点的发送功率初始值、节点编号；T2、节点进入初始化阶段，发送Src_Init_Low初始化信息包，等待接收Sink节点的Sink_Init信息包；根据Sink_Init信息包中本节点的等待发送时间，设置并开启高负载调度周期等待发送定时器，随后进入空闲等待状态T3；T3、空闲等待状态：等待各种定时器到期、任务指标和收到响应确认信息包进行执行相应处理；T4、判断混合任务切换需求标志位若为YES，节点发送Toggle控制包，随后进入空闲等待状态T3，等待接收Sch_Ack_Switch信息包；若为No，节点发送一个控制包，随后进入空闲等待状态T3，等待接收Sch_Ack或Sch_Ack_Exp确认信息包；T5、当节点接收到来自Sink节点的Sch_Ack或Sch_Ack_Exp确认信息包时，根据确认信息包中低负载调度周期标记为开启，若存在但本节点有数据包要发送，节点将会设置并开启低负载调度周期等待发送定时器，随后进入空闲等待状态T3；若存在但本节点没有数据包要发送，节点会进入空闲等待状态T3，等待接收低负载调度周期Ack信息包；若不存在，节点会开启高负载调度周期等待发送定时器，随后进入空闲等待状态T3；T6、当低负载调度周期等待发送定时器到期，节点会以指定功率发送指定个数的数据包，然后进入空闲等待状态T3，等待接收低负载调度周期Ack信息包；T7、当节点接收到来自Sink节点的低负载调度周期Ack确认信息包时，节点会开启高负载调度周期等待发送定时器；随后进入空闲等待状态T3；T8、当节点接收到来自Sink节点的Sch_Ack_Switch确认信息包时，当本节点在高负载调度周期已发Toggle控制包时，节点将混合任务切换需求标志位设置为NO，此时低负载节点将会转变为高负载节点，节点运行高负载混合任务节点运行流程；当本节点在高负载调度周期未发Toggle控制包时，此时节点更新高负载调度周期等待发送定时器定时时长，然后开启该定时器；随后进入空闲等待状态T3；T9、当混合任务切换需求事件产生时，节点将混合任务切换需求标志位设置为YES；随后进入空闲等待状态T3；对于中心接收Sink节点，混合任务MAC协议实现方法包括以下步骤：U1、设定节点的发送功率初始值、节点编号；U2、初始化阶段：Sink节点会侦听所有混合任务节点发送的Src_Init_High或Src_Init_Low初始化信息包，然后广播包含完整高调度周期信息的Sink_Init信息包，随后进入空闲等待状态U3；U3、空闲等待状态：当接收到高负载节点的数据包或低负载节点的控制包时，进入U4；当接收到低负载节点的数据包时，进入U5；U4、高负载调度周期阶段：Sink节点根据接收到高负载节点的数据包和低负载节点的控制包的情况，当高负载调度周期接收定时器到期时，广播Sch_Ack_Switch或ch_Ack或Sch_Ack_Exp确认信息包，随后进入空闲等待状态U3；U5、低负载调度周期阶段：接收低负载节点的数据包，当低负载调度周期接收定时器到期时，节点会广播低负载调度周期Ack确认信息包；随后进入空闲等待状态U3。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 华南理工大学 一种面向数据收集的混合任务水声MAC协议实现方法

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