CN101369942A - 短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法 - Google Patents

短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101369942A
CN101369942A CNA200810042990XA CN200810042990A CN101369942A CN 101369942 A CN101369942 A CN 101369942A CN A200810042990X A CNA200810042990X A CN A200810042990XA CN 200810042990 A CN200810042990 A CN 200810042990A CN 101369942 A CN101369942 A CN 101369942A
Authority
CN
China
Prior art keywords
time slot
communication time
communication
guarantee
network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA200810042990XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101369942B (zh
Inventor
姚道远
邓瀚林
沈杰
邢涛
孙德云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS filed Critical Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority to CN200810042990XA priority Critical patent/CN101369942B/zh
Publication of CN101369942A publication Critical patent/CN101369942A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101369942B publication Critical patent/CN101369942B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及一种短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法，包括下列步骤：(1)通过紫蜂网络中的通信设备发送保障通信时隙申请控制帧，实现网内对等通信的保障通信时隙分配申请；(2)通过紫蜂网络通信设备发送保障通信时隙申请控制帧实现网内组播通信的保障通信时隙分配申请；(3)在保障通信时隙描述符中引入无线信道选择功能，实现保障通信时隙的时域和频域资源分配；(4)个域网协调器统一管理上述通信模式的保障通信时隙的分配和解除，实现个域网内无冲突可靠通信。本发明可支持网内对等通信和并发数据通信的可靠无线接入，支持网内组播通信，较好地支持工业和服务业无线应用。

Description

短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法
技术领域
本发明属通讯技术领域，特别是涉及一种短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法。
背景技术
紫蜂技术(Zigbee)是一种具有统一技术标准的短距离无线通信技术，该技术可以应用于无线传感网中。它的物理层和媒体接入层协议为IEEE802.15.4协议标准，网络层由紫蜂技术联盟制定，应用层的开发应用根据用户自己的应用需要，对其应用进行开发利用，因此该技术能够为用户提供机动、灵活的组网方式。
紫蜂技术的媒体接入层所采用的IEEE 802.15.4标准的媒体接入层协议规范。媒体接入层处理所有物理层无线信道的接入，其主要功能为：
网络协调器产生网络信标；
与信标同步；
支持个域网(PAN)链路的建立和断开；
为设备的安全性提供支持；
信道接入方式采用冲突避免载波监测多址接入(CSMA/CA)机制；
处理和维护保障通信时隙机制；
在两个对等的媒体接入层实体之间提供一个可靠的通信链路。其中，保障通信时隙机制是现行802.15.4标准中媒体接入层技术中的特色之一，为设备与协调器之间的较高服务质量(QoS)要求的数据传输提供可靠支持。但是现有的保障通信时隙机制存在着以下不足：
仅个域网协调器可以分配保障通信时隙，且保障通信时隙仅可用于个域网协调器与之相关联设备的通信；
单个超帧最大只能分配7个保障通信时隙；
保障通信时隙不支持设备之间的对等通信，不支持组播通信；
保障通信时隙的这些不足限制了网络设备之间的对等通信，尤其是多个并发数据传输的应用，数据均需要从协调器转发，增加了通信开销，减少了通信带宽使用效率，降低吞吐量，增加了传输时延。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种支持网内对等通信和并发数据通信的可靠无线接入方法，并且能支持网内组播通信，可较好地支持工业和服务业无线应用的一种短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法，包括下列步骤：
(1)通过紫蜂网络通信设备发送保障通信时隙申请控制帧，实现网内对等通信的保障通信时隙分配申请；
(2)通过紫蜂网络通信设备发送保障通信时隙申请控制帧实现网内组播通信的保障通信时隙分配申请；
(3)在保障通信时隙描述符中引入无线信道选择功能，实现保障通信时隙的时域和频域资源分配；
(4)个域网协调器统一管理上述通信模式的保障通信时隙的分配和解除，实现个域网内无冲突可靠通信。
所述的通信设备作为保障通信时隙的收发设备可以是个域网协调器设备与紫蜂网络通信设备，还可以均为紫蜂网络通信设备；
所述的个域网协调器在分配保障通信时隙时，分配在同一时隙的保障通信的发送和接收设备均不相同，频率信道差值大于指定信道差异门限，该常量为网络预先设置。
所述的保障通信时隙的分配包括下列步骤：
(a)设备收到子节点保障通信时隙分配申请，计算可分配时隙资源；
(b)若不满足保障通信时隙分配条件，则处理结束；若满足保障通信时隙分配条件，则进入步骤(c)；
(c)在超帧的调度接入时段分配时隙，分配信道，在信标帧中广播GTS的分配；
(d)处理结束。
所述的保障通信时隙的解除包括下列步骤：
(a)设备收到子节点保障通信时隙解除分配请求；
(b)收回时隙信道资源；
(c)保障通信时隙再分配过程；
(d)在信标帧中通知保障接入时隙解除分配。
本发明提出的保障通信时隙具有以下扩展：
个域网协调器和其他协调器均可管理使用保障通信时隙，管理事项与现有IEEE802.15.4标准规定相同；
保障通信时隙的收发设备可以是个域网协调器与一般设备，还可以是一般设备与一般设备；
保障通信时隙的属性参量除了原有的起始时隙/长度/方向之外，增加通信信道(channel offset)项，暂不支持保障通信时隙的信道跳频功能；
个域网协调器或者协调器在分配保障通信时隙时需要考虑可用的频率信道，分配在同一时隙的保障通信要求发送和接收设备均不相同，同时要求频率信道差值大于指定信道差异门限(aMinOffsetThreshold)，该常量为网络预先设置。
除上述扩展外，保障通信时隙其他功能与现有的IEEE 802.15.4(-2006)的保障通信时隙定义相同。将保障通信时隙收发设备扩展到一般设备与一般设备的目的是支持对等设备之间的保障通信时隙的单播和组播功能。对保障通信时隙使用的扩展加上多信道选择功能，可以实现网络吞吐量的增加和通信时延的减少。
有益效果
本发明可支持网内对等通信和并发数据通信的可靠无线接入，并且能支持网内组播通信，较好地支持工业和服务业无线应用的一种短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法。
附图说明
图1为本发明GTS的分配处理流程图。
图2为本发明GTS解除分配处理流程图。
图3为本发明GTS分配算法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，保障通信时隙的申请分配
(1)一般设备与个域网协调器之间的保障通信时隙分配：一般设备作为发送方，发送P2C模式(一般设备向个域网协调器申请)的保障通信时隙请求控制帧，个域网协调器分配保障通信时隙时隙的同时，考虑其通信信道的偏移值，其他过程与IEEE 802.15.4(-2006)标准定义相同。
(2)一般设备与一般设备之间的单播保障通信时隙分配：一般设备发送P2P模式(一般设备向一般设备申请)的保障通信时隙请求控制帧，要求接收节点发送应答(ACK)帧，个域网协调器根据是否收到配对的保障通信时隙请求控制帧和应答帧，确定是否分配保障通信时隙。
(3)一般设备与一般设备或者个域网协调器之间的组播保障通信时隙分配：一般设备发送MCT(多播)模式的保障通信时隙请求控制帧，要求个域网协调器发送应答帧，个域网协调器根据申请确定是否分配保障通信时隙，并在超帧中注释。
如图2所示，保障通信时隙的分配解除
(1)P2P模式的保障通信时隙分配解除：一般设备向个域网协调器发送保障通信时隙申请控制帧，将特征类型(Characteristic Type)子域的内容设置为解除模式，同时在目的设备地址(Destination Device Address)中添加目的设备短地址。个域网协调器接收到保障通信时隙申请控制帧后，立即发送应答帧，同时在下一个超帧的信标帧中将描述符中的起始时隙子域(Start Slot)置为0，即可完成一般设备与接收方的保障通信时隙分配解除。
(2)MCT(多播)模式下的保障通信时隙分配解除：一般设备发送保障通信时隙申请控制帧，设置模式为多播，在目的设备地址中添加目的设备的多播地址。个域网协调器接收到保障通信时隙申请控制帧后，立刻发送应答帧，并在下一个超帧的信标帧中将该描述符的起始时隙子域(Start Slot)设为0，即可完成一般设备与接收方的保障通信时隙分配解除。
P2C模式下的保障通信时隙解除方法与IEEE 802.15.4(-2006)相同。以上解除过程均要求个域网协调器连续广播包含解除保障通信时隙信息的信标帧达指定次数。
保障通信时隙的时隙和信道分配机制
    保障通信时隙参量表
 
变量名称 取值范围 说明
源地址 0x0001~0xfffe 发送方地址
目的地址 0x0001~0xfffe 接收方地址
起始时隙 aMinCapSlotNum~aMaxActi veSlotNum 开始时隙
长度 1~maxGTSSlot 保障通信时隙所占用连续超帧时隙的数目
 
方向 Rx or Tx 保障通信时隙定向标识，即为接收或发送
偏移量 1~maxChannelOffset 信道偏移量
模式 P2C，P2P，MCT 保障通信时隙模式
如图3所示，信道与时隙分配方式为：
针对P2C模式的保障通信时隙，信道偏移值取竞争接入时隙(CAP)使用的信道值；
针对P2P模式的保障通信时隙，协调器根据接收到的保障通信时隙请求帧和应答帧分配保障通信时隙和信道偏移量，P2P模式的保障通信信道要与P2C模式的信道相区分；
针对MCT模式的保障通信时隙，协调器根据以前分配的结果确定时隙和信道的分配，这种情况下保障通信时隙要求多播地址设备均没有参与任何P2C或者P2P模式的保障通信时隙的通信，信道的分配要与P2C模式的信道分配相区分。

Claims (5)

1.一种短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法，包括下列步骤：
(1)通过紫蜂网络通信设备发送保障通信时隙申请控制帧，实现网内对等通信的保障通信时隙分配申请；
(2)通过紫蜂网络通信设备发送保障通信时隙申请控制帧实现网内组播通信的保障通信时隙分配申请；
(3)在保障通信时隙描述符中引入无线信道选择功能，实现保障通信时隙的时域和频域资源分配；
(4)个域网协调器统一管理上述通信模式的保障通信时隙的分配和解除，实现个域网内无冲突可靠通信。
2.根据权利要求1所述的一种短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法，其特征在于：所述的网络通信设备作为保障通信时隙的收发设备可以是个域网协调器设备与紫蜂网络通信设备，还可以均是紫蜂网络通信设备。
3.根据权利要求1所述的一种短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法，其特征在于：所述的个域网协调器在分配保障通信时隙时，分配在同一时隙的保障通信的发送和接收设备均不相同，频率信道差值大于指定信道差异门限，该常量为网络预先设置。
4.根据权利要求1所述的一种短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法，其特征在于：所述的保障通信时隙的分配包括下列步骤：
(a)设备收到子节点保障通信时隙分配申请，计算可分配时隙资源；
(b)若不满足保障通信时隙分配条件，则处理结束；若满足保障通信时隙分配条件，则进入步骤(c)；
(c)在超帧的调度接入时段分配时隙，分配信道，在信标帧中广播GTS的分配；
(d)处理结束。
5.根据权利要求1所述的一种短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法，其特征在于：所述的保障通信时隙的解除包括下列步骤：
(a)设备收到子节点保障通信时隙解除分配请求；
(b)收回时隙信道资源；
(c)保障通信时隙再分配过程；
(d)在信标帧中通知解除通信保障时隙分配。
CN200810042990XA 2008-09-17 2008-09-17 短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法 Expired - Fee Related CN101369942B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810042990XA CN101369942B (zh) 2008-09-17 2008-09-17 短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810042990XA CN101369942B (zh) 2008-09-17 2008-09-17 短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101369942A true CN101369942A (zh) 2009-02-18
CN101369942B CN101369942B (zh) 2011-12-14

Family

ID=40413580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810042990XA Expired - Fee Related CN101369942B (zh) 2008-09-17 2008-09-17 短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101369942B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011038692A1 (zh) * 2009-09-30 2011-04-07 华为技术有限公司 网络节点配置信息处理方法、网络节点以及通信***
CN102547871A (zh) * 2012-02-07 2012-07-04 华为技术有限公司 一种d2d通信中的资源协商方法及设备
CN103476058A (zh) * 2013-09-25 2013-12-25 广州中国科学院软件应用技术研究所 一种zigbee网络中的数据通信方法及装置
CN103621045A (zh) * 2011-05-12 2014-03-05 诺基亚西门子通信公司 内容分发
CN104427619A (zh) * 2013-09-10 2015-03-18 富士通株式会社 时隙分配方法和装置
CN105357768A (zh) * 2014-08-19 2016-02-24 邵贵阳 一种无线多信道mac协议的实现方法
CN110535925A (zh) * 2019-08-20 2019-12-03 深圳柚石物联技术有限公司 一种物联控制方法、装置、***及计算机可读存储介质

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100417122C (zh) * 2004-11-15 2008-09-03 浙江中控技术股份有限公司 实现以太网确定性通信的调度方法
CN101075945B (zh) * 2006-05-19 2011-06-08 中国科学院沈阳自动化研究所 实时以太网确定性通信方法
CN101035129A (zh) * 2007-01-11 2007-09-12 上海交通大学 流量自适应的无线传感器网络信道接入控制方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011038692A1 (zh) * 2009-09-30 2011-04-07 华为技术有限公司 网络节点配置信息处理方法、网络节点以及通信***
CN103621045A (zh) * 2011-05-12 2014-03-05 诺基亚西门子通信公司 内容分发
CN103621045B (zh) * 2011-05-12 2018-05-15 诺基亚通信公司 内容分发
US9977838B2 (en) 2011-05-12 2018-05-22 Nokia Solutions And Networks Oy Content distribution
CN102547871A (zh) * 2012-02-07 2012-07-04 华为技术有限公司 一种d2d通信中的资源协商方法及设备
CN102547871B (zh) * 2012-02-07 2015-07-29 华为技术有限公司 一种d2d通信中的资源协商方法及设备
CN104427619A (zh) * 2013-09-10 2015-03-18 富士通株式会社 时隙分配方法和装置
CN104427619B (zh) * 2013-09-10 2018-03-13 富士通株式会社 时隙分配方法和装置
CN103476058A (zh) * 2013-09-25 2013-12-25 广州中国科学院软件应用技术研究所 一种zigbee网络中的数据通信方法及装置
CN105357768A (zh) * 2014-08-19 2016-02-24 邵贵阳 一种无线多信道mac协议的实现方法
CN105357768B (zh) * 2014-08-19 2018-10-26 邵贵阳 一种无线多信道mac协议的实现方法
CN110535925A (zh) * 2019-08-20 2019-12-03 深圳柚石物联技术有限公司 一种物联控制方法、装置、***及计算机可读存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN101369942B (zh) 2011-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101369942B (zh) 短距离无线传感网的保障通信时隙扩展的方法
Shah et al. Cognitive adaptive medium access control in cognitive radio sensor networks
CN101889469A (zh) 灵活的mac超帧结构和设信标方法
Pavkovic et al. Efficient topology construction for RPL over IEEE 802.15. 4 in wireless sensor networks
Kai et al. Energy-efficient sensor grouping for IEEE 802.11 ah networks with max-min fairness guarantees
KR101353109B1 (ko) 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법
CN111836399B (zh) 宽带载波通信网络的信道接入协议设计方法及时隙分配方法
Kim et al. A new full duplex MAC protocol to solve the asymmetric transmission time
Lee et al. Tree TDMA MAC algorithm using time and frequency slot allocations in tree-based WSNs
Kim et al. A fast joining scheme based on channel quality for IEEE802. 15.4 e TSCH in severe interference environment
Liu et al. Mcts: Multi-channel transmission simultaneously using non-feedback fountain code
CN103052072A (zh) 用于混合网络的超帧及分布实现动态信道资源分配的方法
CN115988428A (zh) 一种动态调整帧结构的自组网方法
Kakarla et al. IAMMAC: an interference‐aware multichannel MAC protocol for wireless sensor–actor networks
Wu et al. A multi-channel MAC protocol design based on IEEE 802.15. 4 standard in industry
CN112383963A (zh) 一种基于定向天线的动态时空域资源分配接入方法
Rahman et al. Demo abstract: Enabling inter-snow concurrent p2p communications
Iova et al. Efficient and reliable MAC-layer broadcast for IEEE 802.15. 4 Wireless Sensor Networks
CN103731835A (zh) 一种实现单播及广播的mimo mac协议方法
Huang et al. Multi-channel Wireless Sensor Network MAC protocol based on dynamic route
Sahraoui Collisions avoidance multi-channel scheme for the protocol IEEE802. 15.4
Zhang et al. An all-to-all broadcast algorithm with variable length packets in ad hoc networks using directional antennas
Zeng et al. Channel assignment and scheduling in multichannel wireless sensor networks
Zand et al. Defining a new frame based on IEEE 802.15. 4 for having the synchronized mesh networks with channel hopping capability
Fantacci et al. Efficient scheduling techniques for high data-rate wireless personal area networks

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111214

Termination date: 20140917

EXPY Termination of patent right or utility model