CN102695256B - 一种用于无线传感器网络的并行传输方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无线传感器网络的并行传输方法及其系统，方法包括：传感器不断地探测周围的信号并根据探测到的信号创建干扰拓扑图并保存到本地，所述干扰拓扑图用于记录所述传感器与邻居传感器之间的链路能级值；在传感器有数据包要发送之前探测信道是否空闲，如果空闲则立即发送，否则通过查询干扰拓扑图判断所述数据包的接收方是否能够在并行传输的背景下成功解析所述数据包，同时，信道中已有传输是否在所述传感器主动并行传输的情况下仍能成功进行，若是则立即发送，否则选择延迟。本发明的技术方案可以提高无线传感器网络的吞吐量、减少无线传感器网络中数据传输的延迟，节省工作能耗。

Description

一种用于无线传感器网络的并行传输方法及其系统

技术领域

本发明涉及无线电传输技术领域，尤其涉及一种用于无线传感器网络的并行传输方法及其系统。

背景技术

随着嵌入式系统的快速发展和无线通信技术的日益成熟，无线传感器网络被更多的应用到环境检测，生物医疗以及国防军事等领域。为了能够将传感收集信息成功的传回基站(sink)，每个传感器节点不仅需要通过路由协议来寻找自己的下一跳节点地址，还需要不停的监测无线信道，然后在信道空闲的时候将自己的消息发送出去。同大多数无线网络结构一样，无线传感器网络依靠MAC(MediaAccessControl，介质访问控制子层协议)层协议来协调节点之间的无线传输信道使用，以防止信号冲突从而导致不必要的能量损耗和传输紊乱。

大多数现有的MAC协议普遍认为，当传感器节点判断当前无线信道处于繁忙(busy)状态的时候，必须延迟数据传输，否则同一时间的多次传输将会产生信道冲突，导致部分甚至全部传输失败。CSMA(CarrierSenseMultipleAccess)就是这样的一种MAC协议，且被广泛应用于大多数无线网络系统中。CSMA规定，在每次传输之前，传输节点会利用某些探测手段(比如能量探测)去探测信道是否空闲(idle)，如果探测值大于某个基本阈值，则传输必须延迟，直到下次探测显示信道可用。可以看到，为了保证每次传输的质量，CSMA严格的限制了信道的单一使用性，在某些部署密集和传输频率高的网络里会极大的降低网络的吞吐量(throughput)，从另外一个角度来看则会增加数据的采集延迟，对于某些应用(比如说树林火灾监控)来讲数据的非实时性是没有意义且不可忍受的。

图1描述了无线信道冲突模型。图1简要描述为：图1(a)无论信噪比多大,都会冲突；图1(b)捕获效应:在报头的时间间隔内,足够大的信噪比可以保证接收方成功解析；图1(c)捕获效应:否则,无论信噪比多大都会冲突；图1(d)MIM(MIM:MessageinMessage,是一种物理层允许并行传输的能力):只要信噪比满足条件即可。每个包可以大致分为两个部分：报头，主要是用来进行帧同步；包内容，主要包括传感收集信息以及协议需要的控制信息等。每个包都有自己的能量参数，表示传感器用多大的能耗级别(powerlevel)来发送该包，正常情况下传输能级越高，传输的范围越广，接收成功率越高，同时能量消耗也越大。目前通常以信噪比SINR(Signaltointerferenceplusnoiseratio)来衡量传输信号和干扰信号之间的能级强度差。图1(a)刻画的是传统的冲突类型，例如现在有一个消息包A想要传输，而当前已经存在另外一个消息包B正在传输，如果依旧决定立刻发送该消息包，则无论以多大的能级，都会很大概率导致两个包都传输失败。

如图1(b)所示，虽然当前想要传输的信号(消息包C)在干扰信号(消息包D)之后，但是时间间隔不长于一个报头的时间，则只要传输信号对干扰信号的信噪比SINR足够高，就可以保证传输信号能够成功被接收方解析。可惜一个报头的时间往往只有20ms或者更短，所以仅仅利用捕获效应来减少MAC层的时间延迟并不能够获得很明显的效果。为了消除捕获效应时间上的限制(图1(c))，MIM(MessageinMessage)作为一种新的物理层解析能力被开发出来。如图1(d)，对于拥有MIM底层配置的传感器节点，只要传输信号对于干扰信号的信噪比SINR足够高，无论传输信号落后于干扰信号多少时间，该节点都可以成功的解析信号。所以MIM极大的提高了并行传输的可能性，本发明的无线传感器网络的并行传输方法及其系统正是为了增加基于MIM的并行传输，从而颠覆了传统CSMA中的“传输信号必须为干扰信号让路”的思想。

图2说明了基于MIM来辅助定制MAC协议可以如何提高网络吞吐量和减少数据传输延迟。假设有两对点(S₁，R₁)和(S₂，R₂)。其中S₁想转发包给R₁，同时S₂和R₂正在利用信道进行数据交流。在传统的MAC协议(比如CSMA)中，S₁应当不停的检测信道，直到S₂停止发包给R₂，才会开始传输消息给R₁。当S₁检测到信道处于繁忙之中，它应当首先判断信道是被哪一对点所占用，然后通过本地保存的能级拓扑图(发明内容中会具体介绍)来判断R₁是否能够在并行传输的背景下成功解析来自S₁的信号，同时R₂不会因为S₁主动造成的并行传输而无法辨识来自S₂的消息。一旦R₁和R₂对于各自的传输信号和干扰信号的信噪比SINR都达到了成功解析的要求，则S₁不会选择MAC层延迟而是决定发包给R₁，因此整个网络的吞吐量和延迟都会被优化。

利用MIM进行信道分配的思想已经被应用于某些企业无线网络中。与无线传感器网络不同，企业网通常拥有一个可以进行全局统筹分配工作的中央控制处理器(centralcontroller)。除了拥有全局网络拓扑状态，中央控制处理器首先收集各个节点的发送请求，然后根据网络拓扑统一安排各个节点的发送时间以及最小能级数，从而可以最大化并行传输，优化全局发送时间。在传感器网络中进行信道分配有以下难点：

(1)传感器节点自身的存储空间小，计算能力差。导致其能够存储的拓扑信息比较少，也很难利用某些负责算法计算出最优的能级设置。

(2)传感器之间的时间同步较难，目前比较先进的同步方法(比如FloodingTimeSynchronizationProtocol)在真实系统中的应用效果并不好，节点之间的同步误差较大。因此，即使能够利用中央控制处理器计算出信道的分配方案，传感器节点也很难较好的配合实施。

综上所述，由于无线传感器节点自身存储空间小、计算能力差的特点，为了提高无线传感网络吞吐量、减少数据传输的延迟，当前现有的技术和几种MAC协议均不适用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于无线传感器网络的并行传输方法及其系统，能够提高无线传感器网络的吞吐量、减少无线传感器网络中数据传输的延迟。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于无线传感器网络中传感器之间并行传输的方法，包括如下步骤：

S1：传感器不断地探测周围的信号并根据探测到的信号创建干扰拓扑图并保存到本地，所述干扰拓扑图用于记录所述传感器与邻居传感器之间的链路能级值；

S2：在传感器有数据包要发送之前探测信道是否空闲，如果空闲则立即发送，否则通过查询干扰拓扑图判断所述数据包的接收方是否能够在并行传输的背景下成功解析所述数据包，同时，信道中已有传输是否在所述传感器主动并行传输的情况下仍能成功进行，若是则立即发送，否则选择延迟。

进一步地，所述步骤S1之后还包括：当传感器探测或得知邻居传感器的链路能级值有变化时对本地已保存的干扰拓扑图进行更新。

其中，所述步骤S2具体包括：

S21：当所述传感器有数据包需要发送到目标传感器时，探测信道是否有干扰包，若否则立即发送,否则记录所述干扰包并执行S22；

S22：查找所述目标传感器的干扰拓扑图，判断所述目标传感器是否能成功解析来自所述传感器的并行传输信号,若否则选择延迟，若是则执行S23；

S23：判断是否存在以下情形：所述传感器到某一个干扰包的接收方的链路能级小于该干扰包的接收方处还能承受的干扰能级，若是则所述传感器立即向所述目标传感器发送所述数据包，否则延迟发送。

进一步地，所述步骤S22之前还包括：判断所述干扰包的个数是否大于并行传输阈值，若是则选择等待。

其中所述并行传输阈值优选为2。

一种用于无线传感器网络中传感器之间并行传输的系统，包括：

干扰拓扑图的生成与更新模块，用于通过传感器不断地探测周围的信号并根据探测到的信号创建干扰拓扑图并保存到本地，所述干扰拓扑图用于记录所述传感器与邻居传感器之间的链路能级值；

信道检测与决定策略计算模块，用于在传感器有数据包要发送之前探测信道是否空闲，如果空闲则立即发送，否则通过查询干扰拓扑图判断所述数据包的接收方是否能够在并行传输的背景下成功解析所述数据包，同时，信道中已有传输是否在所述传感器主动并行传输的情况下仍能成功进行，若是则立即发送，否则选择延迟。

进一步地，所述干扰拓扑图的生成与更新模块还用于：当传感器探测或得知邻居传感器的链路能级值有变化时对本地已保存的干扰拓扑图进行更新。

其中，所述信道检测与决定策略计算模块具体包括：

第一子模块，用于当所述传感器有数据包需要发送到目标传感器时，探测信道是否有干扰包，若否则立即发送,否则记录所述干扰包；

第二子模块，用于当存在干扰包时，查找所述目标传感器的干扰拓扑图，判断所述目标传感器是否能成功解析来自所述传感器的并行传输信号,若否则选择延迟；

第三子模块，用于当判断到所述目标传感器能成功解析来自所述传感器的并行传输信号时，进一步判断是否存在以下情形：如果所述传感器到某一个干扰包的接收方的链路能级小于该干扰包的接收方处还能承受的干扰能级，若是则所述传感器立即向所述目标传感器发送所述数据包，否则延迟发送。

进一步地，该系统还包括第四子模块，用于当第一子模块探测到信道中存在干扰包时，判断所述干扰包的个数是否大于并行传输阈值，若是则选择延迟。

其中，所述并行传输阈值为2。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：可以提高无线传感器网络的吞吐量、减少无线传感器网络中数据传输的延迟，可以节省节点等待信道的时间和工作能耗。

附图说明

图1是背景技术中信号冲突模型图；

图2是背景技术中并行传输示意图；

图3是本发明实施例1的用于无线传感器网络的并行传输的方法流程图；

图4是本发明实施例1的干扰识别方法的方法流程图；

图5是本发明实施例2的用于无线传感器网络的并行传输的系统结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

参见图3，本发明实施例提供了一种用于无线传感器网络的并行传输方法，其中，图中S、R、S1、R1、S2、R2……Sk和Rk均为无线传感器网络中的无线传感器，本实施例以无线传感器中任一无线传感器S为例，假设情景是：S有一数据包需要发送，目标是其邻居传感器R,但是当时个信道中还有其他的传感器正在收发数据包，假设所述数据包个数为k，分别来自S1发送到R1、S2发送到R2……Sk发送到Rk，对于S和R之间的数据包收发来说，前述这些包均被称为干扰包。本实施例描述的是传感器S建立和更新干扰拓扑图，当有数据包需要发送时(假设发送目标为其邻居传感器R)，依据所述干扰拓扑图以及当前信道上的这些干扰包来进行决定策略计算，从而作出是立即发送还是延迟发送的决定。

具体包括：

S101：传感器S不断地探测周围的信号，根据探测信号创建S的干扰拓扑图；当探测到链路能级有变化时更新干扰拓扑图；

无线传感网络的一大特点就是信号的广播性，这也意味着每个传感器节点都可以在自身的广播设备范围内“窃听”其他节点的包，也就是其潜在的邻居节点之间的交流。通常来讲，无线传感器网络并不会频繁的改变其节点的传输功率(也就是包的能级)，也就是说整个网络的链路能级分布应该是静态的。利用以上特点，让每一个节点都自身维护一个干扰拓扑图，用于记录其邻居节点之间的链路能级值。

依据该节点的干扰拓扑图，当该点检测到当前信道繁忙是某两个邻居节点之间的发包造成的，通过查询它可以快速知道当前干扰包的能级，从而判断自身的传输能级是否可以让接收方成功解析，包括检测邻居会不会因为并行传输而受到干扰。干扰拓扑图是在决策算法之前建立起来的，方法就是不断“窃听”周围的邻居发包，包括控制包等，然后再广播自己的记录与邻居分享，这样每一个点都将得到自身周围拓扑的干扰情况。同时，如果察觉到网络中某些点之间的传输信号能级有变化，附近的邻居节点应当及时的更新。

有了干扰拓扑图，就有了对当前本地环境的一个链路能级分布，可以时刻判断并行传输是否被允许。

S102：当传感器S需要向其他的任一传感器R发送数据包时，执行S103；

S103：探测信道是否有干扰包，若是，执行步骤S104,否则执行步骤S109；

目前的硬件支持的信道检测是能量探测，探测的指标是接收信号强度(receivedsignalstrengthindicator)，也称为RSSI。传感器可以探测当前环境下的RSSI值，然后与某个寄存器里的一个环境阈值作比较，如果探测值大于该环境阈值，说明当前信道有包传输，否则信道是空闲的。可以看到，能量探测只能看到信道的状态，而不能分辨出包的内容。现在大多数无线传感器网络使用的无线设备是CC2420。CC2420的物理层是包级别的，也就是说节点无法细化到一边接收信号一边解析包里的内容。事实上即使是字节级别的，也得需要有快速的辨别算法来帮助节点识别干扰包的内容，包括发送方和接收方，才能接下来计算相应的信噪比SINR值，从而给出策略。

S104：记录这些干扰包(S1,R1),(S2,R2)…(Sk,Rk)；

为了能够实时的，精确的辨别干扰包的来源和去向，需要分析节点的发送和接收规律。由于无线传感器网络通常需要部署在一些人难以企及的恶劣环境中，所以能源消耗问题显得尤为重要。如果让无线设备一直处于开启状态，无疑对电源是巨大的浪费。为了解决这个问题，目前有两种较为有效的方法，一种称为全网同步低功耗(synchronouslowdutycycle)，它的主要思想是全网的节点同步开启和关闭无线开关，这样就可以避免没有传输工作时候的电源浪费。然而这种方法需要优秀的同步算法对全局节点进行时间同步，否则全局的传输工作将会瘫痪。为了避免这种同步的需求，另外一种方法全网异步低功耗(asynchronouslowdutycycle)的主要思想是让每一个传感器节点周期性的开启无线设备，然后观察周围是否有点要往自己转发包，有则继续开启等待，否则继续睡眠(sleep)，等待下个周期。从实用角度来讲，后者没有对全局同步的需求，且沟通方式更加灵活，比较适合于无线传感网络。

X-MAC就是全网异步低功耗的一种实现方法，也是目前较为流行的用于协调节点之间通讯时间的协议。当发送方有包要转发给接收方的时候，发送方会周期性的发一些用于告知接收方的小包(preamble)，preamble里会标注接收方ID，当接收方周期性开启无线设备的时候就会听到这些广播的preamble，通过比较包里的接收方ID和本身ID来判断当前是否有节点希望和自己通讯，如果有则会主动广播一个ACK包告知发送方自己已经准备好接收了。当发送方收到这样的ACK包则会立即发送消息包。X-MAC利用preamble可以灵活性的让发送方停止广播，且立马转换到期望的消息包发送。和其他的异步方法一样，X-MAC的最大缺点就是preamble会长期的占据信道，尤其是接收方的唤醒周期比较长的时候，这也是本实施例的方法可以解决的问题，并行传输可以让多个preamble甚至消息包同时传播，避免了多个发送方队列等待的时间。

利用preamble本实施例可以做到实时的检测和辨别当前信道占用的对象。图4阐述了干扰识别的整个过程。具体描述如下：

S401：初始化一个空映射用来记录干扰对M<发送方,接收方>；

S402：监听信道中的包,提取包中的(发送方,接收方)；

S403：判断包的类型是否为preamble，若是，执行步骤S404,否则执行步骤S406；

S404：判断(发送方,接收方)是否在M中，若否，则执行S405；

S405：将(发送方,接收方)插入M中；

S406：判断(发送方,接收方)是否在M中，若是，则执行S407；

S407：将(发送方,接收方)在M中删除。

S105：判断所述干扰包的个数K是否大于并行传输阈值，若是，则执行步骤S108,否则执行S106；

此步骤并非本方法的必要步骤，目的是通过设置并行传输阈值来限制并行传输的数量达到控制系统的计算量。如果无线传感器网络繁忙，当并行传输的数量达到一定值时网络会处于饱和状态而无法接受更多的并行传输，如果没有步骤S107，此时任何一个无线传感器在有消息包发送之前都需要进行后续步骤的复杂的计算，这将极大浪费传感器的硬件资源。在系统实验中发现，对于一些较密的网络拓扑，并行传输阈值为2是最优的结果。

S106：根据传感器R的干扰拓扑图判断传感器R是否能成功解析来自传感器S的并行传输信号，若是，则执行S107，否则执行步骤S108；

在识别出环境中的干扰节点之后，需要对各接收节点计算相对应的SINR值，以确保并行传输的有效性以及不会对已有的传输造成致命的干扰。应用非衰退信道和干扰信号可加性的假设，应当在R处检查:

$\mathrm{\&epsiv;}+\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}I(S_i\&RightArrow;R)\&le;I(S\&RightArrow;R)*{10}^{-({\mathrm{\&tau;}}_1/10)}$

其中I(S→R)表示从S到R的传输信号强度。τ₁是MIM里的阈值参数，如果在接收者处满足发送信号对干扰信号的信噪比SINR大于τ₁，则即使发送信号晚于干扰信号发出，接收者依然可以成功解析发送信号。ε是用来补偿信号误差的，以免硬件检测的偏差影响到信噪比SINR值的计算从而导致并行传输失败。

如果上述条件满足，则说明R处的信噪比SINR值是满足并行传输条件的。

S107：判断干扰包中是否存在(St,Rt)满足：S到Rt的链路能级小于Rt处还可以承受的干扰能级，若是执行步骤S109，否则执行步骤S108。

要考虑并行传输是否会影响到其他节点之间的通讯能力，这里需要考察的信噪比SINR条件是类似的，不过对于其他节点来说，他们之间的传输是先于S进行的，所以稍有不同的是阈值参数的选择:

$\mathrm{\&epsiv;}+I(S\&RightArrow;R_t)+\underset{i=1,i\&NotEqual;t}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}I(S_i\&RightArrow;R_t)\&le;I(S_t\&RightArrow;R_t){10}^{-({\mathrm{\&tau;}}_2/10)}$

其中τ₂的含义是，当接收节点正在接收传输信号的时候，有干扰信号插入，这时只要信噪比SINR值大于τ₂，则可以保证传输信号不被干扰。可以看到τ₂比τ₁小，也就是说先占用信道的信号需要的信噪比SINR条件是更宽松的。

S108：延迟发送；

S109：传感器S立即向传感器R发送所述数据包。

下面就本实施例的技术方案的隐藏终端问题的进行分析。隐藏终端是CSMA等协议共有的问题。假设有3个传感器节点A，B，C，其中A与B是邻居节点，同时C与B也是邻居节点，A与C之间相互“隐藏”，意味着当B传输信号的时候，A和C都可以检测信道繁忙，而当A或者C在传输信号的时候，只有B能检测到，另外一个节点是无法意识到的。可以想象，当A正在和B通讯的时候，C也想和某一点进行数据交换。由于无线传感网络的广播性，B可能因为C的信号介入导致不能够成功解析A的信号，这就称为隐藏终端问题。可以看到问题的原因是A和C无法检测到对方的活动。在本实施例的技术方案中，由于只记录了一跳之内邻居节点的链路能级，本实施例的技术方案并不能够解决隐藏终端的问题。并且由于本实施例的技术方案是鼓励传感器节点主动进行并行传输。当然，更多的传输有可能带来更多的隐藏冲突。比如说S₁想要传输信号给R₁，且已经检测到信道已经存在来自于S₂的信号干扰。通过本地的干扰拓扑图，S₁计算出R₁是可以满足并行传输的，按照本实施例的技术方案于是选择了传输。但是，假设还存在S₃也正在向R₁传输信号，且S₃对于S₁是隐藏的。则R₁处可能会造成信号冲突，而这种冲突在CSMA中是可以避免的，因为S₁已经知道S₂的干扰存在。

下面再结合MIM和X-MAC本身来考虑隐藏终端这个问题。如果R₁在S₁准备发包之前已经被唤醒，则S₁可能可以听到从R₁发给S₃的ACK，从而S₁会主动延迟一段时间。否则，由于MIM的存在，R₁还是可能从S₁和S₃中分辨出来信号较好的包，然后发送相应的ACK，这样就可以避免两者在接下去的时间里依旧同时发包导致信号冲突。可以看到，X-MAC的唤醒睡眠机制和MIM的存在已经可以消除掉许多隐藏终端可能带来的冲突。事实上，系统实验证明，本实施例的技术方案只会额外产生少数边缘的隐藏终端例子。

下面论证本实施例的技术方案给整个系统带来的额外开销(overhead)，包括内存开销(memoryoverhead)和计算开销(computationaloverhead)。RAM的开销主要体现在干扰拓扑图的存储上，上面已经提到，最大邻居数决定了存储的上限。假设最大邻居数为N，则每个点最多需要记录N²条记录(这是因为此处考虑的是不对称链路，即A->B和B->A的链路能级可能不一样)。同时，在最初建立干扰拓扑图的时候，需要N条记录来响应邻居的beacon包。每一条记录中包括发送点ID和接收点ID，以及相对应的信号强度值RSSI，假设节点ID用2个字节来记录，信号强度值RSSI占1个字节大小，则一共需要5(N²+N)个字节的存储空间。如果此处

设置N＝16，则RAM的开销约为1.33KB，相比于TelosB传感器节点10KB的RAM存储容量是可以接受的。在ROM开销上，主要就是代码量的多少。本实施例的技术方案大概占用了7.4KB的ROM空间，相比于TelosB中48KB的ROM资源也是可以接受的。

在计算开销上，本实施例的技术方案主要考虑干扰拓扑图的查询时间，如上所述，本实施例的技术方案至多有N²条记录，利用索引查询，每次查询至多只需要检查2N条记录，总的时间花销大概在88μs，对于一个40字节容量的包，通常需要2ms进行传输，所以时间开销是可以允许作并行传输决策的。

在一个拥有60个节点的无线传感试验台上验证了本发明实施例的方法。试验结果显示，本发明实施例的方法在同样的数据收集任务中，本比传统的CSMA协议节省了10％的耗能，同时在点对点的延迟上降低了17％，另一方面提高了9.4％的系统吞吐率。由于本发明实施例的方法本质上是在原先的CSMA等协议上寻求并行传输的可能性，在绝大多数情况下不会比CSMA表现的更差，除非传输决策带来了更多的隐藏终端问题导致重传，而进一步的实验结果表明，本发明实施例的方法只比CSMA多带来了5％不到的重传次数，相比于其他情况下的并行传输所带来的时间上的节省，这点额外消耗是值得的。本发明所述本发明所述实施例的方法适用于无线传感网络及类似的无线自组织网络，一定程度上节省了节点等待信道的时间，提高了节点的吞吐率，同时节省了工作能耗。

实施例二

参见图5，本实施例提供了一种用于无线传感器网络的并行传输系统，该系统具体包括：

干扰拓扑图的生成与更新模块501，用于通过传感器不断地探测周围的信号并根据探测到的信号创建干扰拓扑图并保存到本地，所述干扰拓扑图用于记录所述传感器与邻居传感器之间的链路能级值，干扰拓扑图的具体生成方式与更新方式参见实施例1，在此不作赘述；

信道检测与决定策略计算模块502，用于在传感器有数据包要发送之前探测信道是否空闲，如果空闲则立即发送，否则通过查询干扰拓扑图判断所述数据包的接收方是否能够在并行传输的背景下成功解析所述数据包，同时，信道中已有传输是否在所述传感器主动并行传输的情况下仍能成功进行，若是则立即发送，否则选择延迟。

上述信道检测与决定策略计算模块502包括：

第一子模块，用于当所述传感器有数据包需要发送到目标传感器时，探测信道是否有干扰包，若否则立即发送,否则记录所述干扰包；

第二子模块，用于当存在干扰包时，查找所述目标传感器的干扰拓扑图，判断所述目标传感器是否能成功解析来自所述传感器的并行传输信号,若否则选择延迟，具体算法和步骤参见实施例1，在此不作赘述；

第三子模块，用于当判断到所述目标传感器能成功解析来自所述传感器的并行传输信号时，进一步判断是否存在以下情形：如果所述传感器到某一个干扰包的接收方的链路能级小于该干扰包的接收方处还能承受的干扰能级，是则所述传感器立即向所述目标传感器发送所述数据包，否则延迟发送,具体算法和步骤参见实施例1，在此不作赘述。

上述信道检测与决定策略计算模块502还可包括第四子模块，用于当第一子模块探测到信道中存在干扰包时，判断所述干扰包的个数是否大于并行传输阈值，若是则选择延迟。其中所述并行传输阈值优选为2。以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，其软件程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如：计算机中的硬盘、光盘或软盘。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于无线传感器网络的并行传输方法，其特征在于，包括：

S1：传感器不断地探测周围的信号并根据探测到的信号创建干扰拓扑图并保存到本地，所述干扰拓扑图用于记录所述传感器与邻居传感器之间的链路能级值；

S2：在传感器有数据包要发送之前探测信道是否空闲，如果空闲则立即发送，否则通过查询干扰拓扑图判断所述数据包的接收方是否能够在并行传输的背景下成功解析所述数据包，同时，信道中已有传输是否在所述传感器主动并行传输的情况下仍能成功进行，若是则立即发送，否则选择延迟；具体的，所述步骤S2包括：

S21：当所述传感器有数据包需要发送到目标传感器时，探测信道是否有干扰包，如果没有则立即发送,否则记录所述干扰包并执行S22；

S22：查找所述目标传感器的干扰拓扑图，判断所述目标传感器是否能成功解析来自所述传感器的并行传输信号,若否则选择延迟，若是则执行S23；

S23：判断是否存在以下情形：所述传感器到某一个干扰包的接收方的链路能级小于该干扰包的接收方处还能承受的干扰能级，若是则所述传感器立即向所述目标传感器发送所述数据包，否则延迟发送。

2.如权利要求1所述的用于无线传感器网络的并行传输方法，其特征在于，所述步骤S1之后还包括：当传感器探测或得知邻居传感器的链路能级值有变化时对本地已保存的干扰拓扑图进行更新。

3.如权利要求1所述的用于无线传感器网络的并行传输方法，其特征在于，所述步骤S22之前还包括：判断所述干扰包的个数是否大于并行传输阈值，若是则选择等待。

4.如权利要求3所述的用于无线传感器网络的并行传输方法，其特征在于，所述并行传输阈值为2。

5.一种用于无线传感器网络的并行传输系统，其特征在于，包括：

干扰拓扑图的生成与更新模块，用于通过传感器不断地探测周围的信号并根据探测到的信号创建干扰拓扑图并保存到本地，所述干扰拓扑图用于记录所述传感器与邻居传感器之间的链路能级值；

信道检测与决定策略计算模块，用于在传感器有数据包要发送之前探测信道是否空闲，如果空闲则立即发送，否则通过查询干扰拓扑图判断所述数据包的接收方是否能够在并行传输的背景下成功解析所述数据包，同时，信道中已有传输是否在所述传感器主动并行传输的情况下仍能成功进行，若是则立即发送，否则选择延迟；具体的，所述信道检测与决定策略计算模块包括：

第一子模块，用于当所述传感器有数据包需要发送到目标传感器时，探测信道是否有干扰包，若否则立即发送,否则记录所述干扰包；

第二子模块，用于当存在干扰包时，查找所述目标传感器的干扰拓扑图，判断所述目标传感器是否能成功解析来自所述传感器的并行传输信号,若否则选择延迟；

第三子模块，用于当判断到所述目标传感器能成功解析来自所述传感器的并行传输信号时，进一步判断是否存在以下情形：如果所述传感器到某一个干扰包的接收方的链路能级小于该干扰包的接收方处还能承受的干扰能级，若是则所述传感器立即向所述目标传感器发送所述数据包，否则延迟发送。

6.如权利要求5所述的用于无线传感器网络的并行传输系统，其特征在于，所述干扰拓扑图的生成与更新模块还用于：当传感器探测或得知邻居传感器的链路能级值有变化时对本地已保存的干扰拓扑图进行更新。

7.如权利要求6所述的用于无线传感器网络的并行传输系统，其特征在于，该系统还包括第四子模块，用于当第一子模块探测到信道中存在干扰包时，判断所述干扰包的个数是否大于并行传输阈值，若是则选择延迟。

8.如权利要求7所述的用于无线传感器网络的并行传输系统，其特征在于，所述并行传输阈值为2。