CN105188152A - 一种基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法，将节点分割为包括时隙的时间帧，设置以周期性方式分布的驱动时隙，在不同网络环境中根据实际情况进行接收时隙和发送时隙的转换，在集中式网络中普通节点使用轮循的方式向汇聚节点发送数据，在分布式网络中发送节点计算目标节点的驱动时隙位置发送信息，高效、节能传输信息，减少信道碰撞，节点之间的通信更高效，不同的网络拓扑结构中都可以有效运作；本发明减少了节点间不必要的通信次数，并且节点大部分时隙都是睡眠时隙，不需要一直保持监听信道的状态，在睡眠时隙中节点既不发送数据也不接收数据，所以能够节约很大一部分的能量，保证信息传输有效的同时节约了能量的消耗。

Description

一种基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法

技术领域

本发明属于数据交换网络的技术领域，特别涉及一种将节点通过算法进行周期性的驱动时隙的分配以在一定程度上减少信道碰撞且使节点之间的通信更加高效、节能、具有普适性的基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法。

背景技术

无线电磁纳米网络是一种由纳米节点和多种纳米设备组成的新型无线传感网络。纳米节点的大小都在纳米级到微米级之间，其由许多纳米单元组成，如纳米天线、纳米传感器、纳米处理器等。纳米技术的发展和太赫兹通信频段的利用，极大地推动了这类微小节点通信领域的发展。目前有许多应用希望能够使用这一类技术，比如纳米节点可以探测分子级的化合物和一些传染性病原体。工程人员也可以使用电磁纳米网络设计出一些更加新颖的应用，比如设计一个高速、智能的个人办公环境或者人体内部的健康监测系统，另外在一些生物、医药、化学、环境、军事、工业等领域也可以进行广泛的应用。

无线电磁纳米网络的应用主要是基于纳米技术和太赫兹通讯技术发展起来的。一方面，随着时代的发展，人们对纳米技术的运用越来越成熟，各种新的纳米产品层出不穷，石墨烯的发明也使得制造原子级精度的纳米天线成为可能；另一方面，对通信领域的研究，纳米节点可以使用0.1-10.0THz频段进行通信，太赫兹频段的利用不仅可以使节点更加节约能量也可以使其通讯速度更快、安全性更高。但是这些技术目前仍处于发展起步阶段，虽然电磁纳米网络中的部分工作已经完成，比如信道模型、飞秒级的通信技术等，但是接下去的工作仍然十分关键，比如信息编码方式的确定、媒体访问控制（MAC）协议的制定、路由协议的制定等。

现有技术中，在设计网络时，为了实现纳米节点之间的信息传播和特定的系统功能，纳米节点必须与其他节点或者纳米接口进行通信，然而纳米节点往往只有有限的能量，无法持续进行接收和发送信息，同时，在大多数电磁纳米网络中，数百个纳米节点需要进行协同工作，并且节点都只具备十分有限的运算能力。因此，必须设计尽可能简单、高效的基于MAC的网络分配方式，保证准确传输的同时尽可能降低对能量和运算能力的要求。传统网络与无线电磁纳米网络所处的环境具有明显区别，传统方法中节点间通信的频段宽度十分有限，节点使用载波监听和握手方式进行数据交换，这都对能力有限的纳米节点提出了巨大的挑战，导致传统MAC协议无法应用于电磁纳米网络中。

发明内容

本发明解决的技术问题是，现有技术中，在设计网络时，为了实现纳米节点之间的信息传播和特定的系统功能，纳米节点必须与其他节点或者纳米接口进行通信，而导致的纳米节点往往只有有限的能量，无法持续进行接收和发送信息，同时，在大多数电磁纳米网络中，数百个纳米节点需要进行协同工作，并且节点都只具备十分有限的运算能力，无法保证现有的网络能在准确传输信息的同时还能降低对能量和运算能力的要求，且传统网络中节点间通信的频段宽度十分有限，节点使用载波监听和握手方式进行数据交换，这都对能力有限的纳米节点提出了巨大的挑战，导致传统MAC协议无法应用于电磁纳米网络中的问题，进而提供了一种优化的基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法。

本发明所采用的技术方案是，一种基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法，所述网络包括集中式网络和分布式网络；所述集中式网络包括作为网络中心用以组建整个网络的汇聚节点和地位平等的普通节点，所述普通节点只与汇聚节点进行信息的双向传输；所述分布式网络包括地位平等的普通节点，所述普通节点间进行信息的双向传输；所述每个普通节点或汇聚节点包括长度为t的时间帧，每个时间帧包括均匀分布的u个时隙；

所述网络时隙分配方法的步骤为：

步骤1.1：所述集中式网络中，将汇聚节点的时间帧的第一个时隙作为广播竞争时隙，时间帧的第二个时隙作为广播时隙，汇聚节点的其余时隙均作为用于接收来自其他节点的信息的接收时隙，在广播竞争时隙中，汇聚节点与普通节点进行竞争，赢得竞争的节点将在第二个广播时隙进行广播；所述分布式网络中，每个普通节点的时间帧的第一个时隙作为广播竞争时隙，将时间帧的第二个时隙作为广播时隙，在广播竞争时隙中，普通节点进行竞争，赢得竞争的普通节点将在所述广播时隙进行广播；

步骤1.2：所述集中式网络和分布式网络中，每个普通节点分配n个用于实现接收时隙和发送时隙之间的转换的驱动时隙；其中普通节点拥有唯一编号nID，普通节点的驱动时隙通过计算普通节点的nID和时间帧长度t的哈希值确定，可以得到每个普通节点的初始的驱动时隙编号；

步骤1.3：通过计算每个普通节点剩下的n-1个驱动时隙编号，其中，，j是决定驱动时隙的位置的相应系数，，为各驱动时隙的编号，范围在2到u之间；之间存在以i的取值区分的先后顺序，i越大，在时间帧中的位置越靠后；

步骤1.4：分配完驱动时隙后，所述集中式网络和分布式网络中的每个普通节点中，除了驱动时隙外的其余时隙均初始化为睡眠时隙，普通节点在睡眠时隙中进入睡眠状态，不进行信道的监听；

步骤1.5：在集中式网络中，当任一普通节点有消息需要进行发送时，普通节点的驱动时隙设置为发送时隙，将收集的数据发送给汇聚节点，而在无信息需要发送的情况下，将驱动时隙设置为接收时隙，接收来自汇聚节点的信息；在分布式网络中，当任一普通节点有消息需要进行发送时，此普通节点为发送节点，根据目标节点的nID号和时间帧长度t进行目标节点的驱动时隙计算，得到目标节点的驱动时隙后，将发送节点的相应的睡眠时隙设置为发送时隙进行信息发送；

步骤1.6：当目标节点接收到相应的信息后，回复确认字符ACK，发送节点接收到该信号后结束信息发送，如果没有收到，则发送节点在下一个驱动时隙内按概率P进行重发。

优选地，在集中式网络中，当普通节点发送信息到汇聚节点时，每个节点在自己的驱动时隙进行数据发送，当出现两个或者两个以上普通节点的驱动时隙在同一位置时，普通节点之间进行竞争后发送数据。

优选地，在集中式网络中，普通节点之间进行竞争后向汇聚节点发送数据，没有收到汇聚节点的确认字符ACK的普通节点在下个驱动时隙按概率P进行重发。

优选地，在集中式网络中，当汇聚节点出现连续三个时隙未接收到任何信息时，将下一时隙更改为空闲广播时隙，发送空闲信号给周围的普通节点，有需要发送信息的普通节点在收到信号后，在接下去的时隙中可以向汇聚节点发送消息。

优选地，在分布式网络中，当驱动时隙相同的目标节点的个数大于1时，不影响信息的传输，当发送时隙相同的发送节点的个数大于1时，发送节点间进行竞争，没有收到目标节点的确认字符ACK的发送节点在下个驱动时隙按概率P进行重发。

优选地，P取值为50%~90%。

优选地，所述驱动时隙以周期性方式分布。

优选地，在集中式网络中，普通节点使用轮循的方式通过所述驱动时隙向汇聚节点发送数据；在分布式网络中，发送节点通过计算目标节点的驱动时隙位置，在所述目标节点的驱动时隙发送信息。

本发明提供了一种优化的基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法，相较于普通的时隙分配方法其在节点中新增了驱动时隙，驱动时隙在不同的网络环境中可以根据实际的情况进行接收时隙和发送时隙之间的转换，且驱动时隙以周期性方式进行分布，使得在集中式网络中，普通节点使用轮循的方式向汇聚节点发送数据，而在分布式网络中，发送节点计算目标节点的驱动时隙位置，进而在驱动时隙发送信息，达到高效、节能传输信息的目的；本发明针对不同网络拓扑结构及不同节点设计了一种接收驱动的方式，将节点的发送时隙根据目的节点的驱动时隙进行动态调整，一方面可以一定程度上减少碰撞，另一方面可以使节点之间的通信更加的高效、节能，使得在不同的网络拓扑结构中都可以有效运作；通过本发明的机制，减少了节点间不必要的通信次数，并且节点大部分时隙都是睡眠时隙，不需要一直保持监听信道的状态，在睡眠时隙中节点既不发送数据也不接收数据，所以能够节约很大一部分的能量，保证信息传输有效的同时节约了能量的消耗。

附图说明

图1为本发明中汇聚节点的一个时间帧的时隙分配示意图，其中A和B指代2个不同的汇聚节点，CB为广播竞争时隙，B为广播时隙，Rx为接收时隙，ITRx为空闲广播时隙，T为一个时间帧；

图2为本发明中普通节点的一个时间帧的时隙分配示意图，其中A、B、C和D指代4个不同的普通节点，CB为广播竞争时隙，B为广播时隙，Tx为发送时隙，S为睡眠时隙，RI为驱动时隙，T为一个时间帧。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。

如图所示，本发明涉及一种基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法，所述网络包括集中式网络和分布式网络；所述集中式网络包括作为网络中心用以组建整个网络的汇聚节点和地位平等的普通节点，所述普通节点只与汇聚节点进行信息的双向传输；所述分布式网络包括地位平等的普通节点，所述普通节点间进行信息的双向传输；所述每个普通节点或汇聚节点包括长度为t的时间帧T，每个时间帧T包括均匀分布的u个时隙；

所述网络时隙分配方法的步骤为：

步骤1.1：所述集中式网络中，将汇聚节点的时间帧T的第一个时隙作为广播竞争时隙CB，时间帧T的第二个时隙作为广播时隙B，汇聚节点的其余时隙均作为用于接收来自其他节点的信息的接收时隙Rx，在广播竞争时隙CB中，汇聚节点与普通节点进行竞争，赢得竞争的节点将在第二个广播时隙B进行广播；所述分布式网络中，每个普通节点的时间帧T的第一个时隙作为广播竞争时隙CB，将时间帧T的第二个时隙作为广播时隙B，在广播竞争时隙CB中，普通节点进行竞争，赢得竞争的普通节点将在所述广播时隙B进行广播；

步骤1.2：所述集中式网络和分布式网络中，每个普通节点分配n个用于实现接收时隙Rx和发送时隙Tx之间的转换的驱动时隙RI；其中普通节点拥有唯一编号nID，普通节点的驱动时隙RI通过计算普通节点的nID和时间帧T长度t的哈希值确定，可以得到每个普通节点的初始的驱动时隙RI编号；

步骤1.3：通过计算每个普通节点剩下的n-1个驱动时隙RI编号，其中，，j是决定驱动时隙RI的位置的相应系数，，为各驱动时隙RI的编号，范围在2到u之间；之间存在以i的取值区分的先后顺序，i越大，在时间帧T中的位置越靠后；

步骤1.4：分配完驱动时隙RI后，所述集中式网络和分布式网络中的每个普通节点中，除了驱动时隙RI外的其余时隙均初始化为睡眠时隙S，普通节点在睡眠时隙S中进入睡眠状态，不进行信道的监听；

步骤1.5：在集中式网络中，当任一普通节点有消息需要进行发送时，普通节点的驱动时隙RI设置为发送时隙Tx，将收集的数据发送给汇聚节点，而在无信息需要发送的情况下，将驱动时隙RI设置为接收时隙Rx，接收来自汇聚节点的信息；在分布式网络中，当任一普通节点有消息需要进行发送时，此普通节点为发送节点，根据目标节点的nID号和时间帧T长度t进行目标节点的驱动时隙RI计算，得到目标节点的驱动时隙RI后，将发送节点的相应的睡眠时隙S设置为发送时隙Tx进行信息发送；

步骤1.6：当目标节点接收到相应的信息后，回复确认字符ACK，发送节点接收到该信号后结束信息发送，如果没有收到，则发送节点在下一个驱动时隙RI内按概率P进行重发。

本发明中，主要针对两种无线电磁纳米网络拓扑结构进行分析。一种是集中式网络，在该网络结构中存在中心节点，称为汇聚节点，作为网络中心用以组建整个电磁纳米网络，在该种网络模型中，所有的纳米节点将信息发送到汇聚节点，然后由汇聚节点将信息传输到相应的纳米接口或者网关；另外一种是分布式网络，在该网络结构中，不存在汇聚节点，节点可以与通信范围内的任意节点进行通信，从而进行信息交换以达到相应的系统功能，即节点间地位相等。本发明中，仅考虑静态网络结构情况下无线电磁纳米网络通信时隙分配方法。

本发明中，将时间划分为多个时间帧T，并将每个时间帧T划分为多个时隙，将时隙分为广播竞争时隙CB、广播时隙B、驱动时隙RI、睡眠时隙S、空闲广播时隙ITRx，通过计算将这些不同时隙进行周期性分配从而实现节点间的高效通信。

本发明中，广播竞争时隙CB中，节点与节点间进行竞争，赢得竞争的节点将在随后的广播时隙B进行广播。广播竞争时隙CB竞争的是传输信息的信道，因为汇聚节点和普通节点都需要占用信道进行信息的传输，如果同时进行发送消息是不可行的，所以需要通过竞争来获取信道资源。普通节点和普通节点间需要竞争，汇聚节点与普通节点亦需要竞争，比如重新组网后需要公布信息。

本发明中，广播时隙B中，赢得竞争的节点进行广播，同时其他节点接收广播信号。

本发明中，驱动时隙RI主要实现接收时隙Rx和发送时隙Tx之间的转换，当普通节点需要给汇聚节点发送信息时，驱动时隙RI将作为发送时隙Tx向汇聚节点发送信息，而在普通节点间进行通信时，驱动时隙RI仅作为接收时隙Rx使用，当发送节点要给目标节点发送信息时，需要首先计算目标节点的驱动时隙RI的位置再进行信息发送。

本发明中，处于睡眠时隙S的节点既不接收信息也不发送信息。

在集中式网络中，当普通节点发送信息到汇聚节点时，每个节点在自己的驱动时隙RI进行数据发送，当出现两个或者两个以上普通节点的驱动时隙RI在同一位置时，普通节点之间进行竞争后发送数据。

在集中式网络中，普通节点之间进行竞争后向汇聚节点发送数据，没有收到汇聚节点的确认字符ACK的普通节点在下个驱动时隙RI按概率P进行重发。

本发明中，步骤1.5中，在集中式网络中，普通节点发送信息到汇聚节点，每个普通节点有自己的驱动时隙RI，每个节点在自己的驱动时隙RI进行数据发送，互不影响；但当出现两个或者两个以上普通节点的驱动时隙RI在同一位置时，普通节点之间进行竞争后发送数据，保证某一时隙中，汇聚节点只接收到一个普通节点发送的数据信息，数据信息完整度高，不易丢失。

本发明中，当普通节点之间进行竞争后向汇聚节点发送数据后，必然有某一或某几普通节点无法收到汇聚节点发回的确认字符ACK，没有收到汇聚节点的确认字符ACK的普通节点在下个驱动时隙RI按概率P进行重发，保证其只是发送时间推后，而不会丢失。

在集中式网络中，当汇聚节点出现连续三个时隙未接收到任何信息时，将下一时隙更改为空闲广播时隙ITRx，发送空闲信号给周围的普通节点，有需要发送信息的普通节点在收到信号后，在接下去的时隙中可以向汇聚节点发送消息。

本发明中，空闲广播时隙ITRx是汇聚节点连续三个时隙未接收到信息时，由接收时隙Rx转换的。

本发明中，有可能出现汇聚节点持续接收不到信息的情况，造成汇聚节点的资源浪费的情况，为了更好的利用汇聚节点的资源，当出现连续三个时隙未接收到任何信息后，将汇聚节点的下一时隙更改为空闲广播时隙ITRx，发送空闲信号（ITR，idletoreceive）给周围的普通节点，有需要发送信息的普通节点在收到信号后，在接下去的时隙中可以向此汇聚节点发送消息。

本发明中，汇聚节点一般发送广播信息，所有普通节点均可接收。

在分布式网络中，当驱动时隙RI相同的目标节点的个数大于1时，不影响信息的传输，当发送时隙Tx相同的发送节点的个数大于1时，发送节点间进行竞争，没有收到目标节点的确认字符ACK的发送节点在下个驱动时隙RI按概率P进行重发。

本发明中，可能存在两个或者多个节点的某个或多个驱动时隙RI在同一时隙时间内。举例来说，当节点A要向节点B传输信息时，需要先计算得到节点B的驱动时隙RI位置，节点C与节点B的驱动时隙RI在同一位置并不会影响信息传输；但是当节点A与节点D同时计算得到节点B的驱动时隙RI位置并向节点B发送信息时会发生碰撞，这时两者就会通过竞争的方式进行信息发送，没有收到确认字符ACK的节点将在下一时隙按重发机制进行重发。

P取值为50%~90%。

本发明中，为了在重发时减少争用和保证后续数据可发送，重发机制中，重发概率P一般取值为70%，但可依据不同应用场景进行改变。

所述驱动时隙RI以周期性方式分布。

在集中式网络中，普通节点使用轮循的方式通过所述驱动时隙RI向汇聚节点发送数据；在分布式网络中，发送节点通过计算目标节点的驱动时隙RI位置，在所述目标节点的驱动时隙RI发送信息。

本发明中，不同于普通的时隙分配方法，新增了驱动时隙RI，驱动时隙RI在不同的网络环境中可以根据实际的情况进行接收时隙Rx和发送时隙Tx之间的转换，并且驱动时隙RI以周期性方式进行分布，使得在集中式网络中，普通节点使用轮循的方式向汇聚节点发送数据，而在分布式网络中，发送节点计算目标节点的驱动时隙RI的位置，从而在该驱动时隙RI发送信息，本发明通过这样的方式达到高效、节能传输信息的目的。

本发明中，由于涉及电磁纳米网络中两种网络拓扑结构——集中式和分布式进行探讨，并针对汇聚节点和普通节点设计了不同的时隙分配策略，为了便于说明，在说明方法步骤的时候分别对两者进行阐述。

集中式网络拓扑结构：

首先，对汇聚节点和普通节点进行初始化时隙分配。对于汇聚节点，将其每个时间帧T的第一设置为广播竞争时隙CB，第二时隙设置为广播时隙B，其余的时隙均设置成为接收时隙Rx，接收时隙Rx用于接收普通节点发送的数据信息；对于普通节点，第一步先通过节点自身的唯一编号nID和时间帧T长度t按照进行第一驱动时隙RI的确定，随后以时间帧T拥有的时隙个数u和可分配驱动时隙RI个数n的比值作为步长按设置其后n-1个驱动时隙RI的位置，其他时隙均初始化为睡眠时隙S，在睡眠时隙S中节点既不发送也不接收信息。在集中式网络中，普通节点有信息需要发送的时候，将驱动时隙RI设置为发送时隙Tx，将收集的数据发送给汇聚节点；而在无信息需要发送的情况下，将驱动时隙RI设置为接收时隙Rx，接收来自汇聚节点的信息。

其次，当普通节点发送信息到汇聚节点时，每个节点在自己的驱动时隙RI进行数据发送。当出现两个或者两个以上节点的驱动时隙RI在同一位置时，节点之间进行竞争发送数据。为了更加高效利用汇聚节点，设置当汇聚节点连续三个时隙未收到任何数据，则将下一时隙设置为广播空闲时隙ITRx，发送一个ITR信息，收到该信息的普通节点可以在之后的时隙中进行信息发送。

最后，当汇聚节点接收到相应的信息之后，会发送确认字符ACK给相应的发送节点，如果发送节点收到确认字符ACK，则结束本次发送任务，如果没有收到，则在下一个时隙按重发机制以概率P进行重发。

分布式网络拓扑结构：

首先，进行节点的时隙分配初始化，普通节点的第一时隙为广播竞争时隙CB，第二时隙为广播时隙B用于广播或接收信息，后面的时隙进行如下安排：第一步先通过节点自身的唯一编号nID和时间帧T长度t按照进行第一驱动时隙RI的确定，第二步以时间帧T拥有的时隙个数u和可分配驱动时隙个数n的比值作为步长按设置其后n-1个驱动时隙RI的位置。其他时隙初始化时均设为睡眠时隙S。

其次，进行节点之间的数据交换，在第一时隙中，各节点如果需要进行广播信息，将在该时隙中进行竞争，然后在第二时隙进行广播。在普通节点进行数据传输时，如节点A如果要发送数据给节点B，首先计算节点B的驱动时隙RI位置，然后将相应位置的睡眠时隙S转换为发送时隙Tx，进行信息发送；如果此时有节点C的驱动时隙RI与节点B处于同一位置，则并不会影响信息的传输；如果同时有节点D向节点B传输信息，那么节点A将和节点D进行竞争；如图2所示，节点A的睡眠时隙S将转换为发送时隙Tx，节点B和C均为驱动时隙RI但彼此间不影响，然而由于节点D同样为向节点B传输信息的发送时隙Tx，故节点A和节点D将进行竞争。

最后，当节点收到相应的信息后，会回复确认字符ACK，发送节点收到该信号后结束信息发送，如果没有收到则在下一个驱动时隙RI按重发机制以概率P进行重发。

本发明解决了现有技术中，在设计网络时，为了实现纳米节点之间的信息传播和特定的系统功能，纳米节点必须与其他节点或者纳米接口进行通信，而导致的纳米节点往往只有有限的能量，无法持续进行接收和发送信息，同时，在大多数电磁纳米网络中，数百个纳米节点需要进行协同工作，并且节点都只具备十分有限的运算能力，无法保证现有的网络能在准确传输信息的同时还能降低对能量和运算能力的要求，且传统网络中节点间通信的频段宽度十分有限，节点使用载波监听和握手方式进行数据交换，这都对能力有限的纳米节点提出了巨大的挑战，导致传统MAC协议无法应用于电磁纳米网络中的问题，相较于普通的时隙分配方法其在节点中新增了驱动时隙，驱动时隙在不同的网络环境中可以根据实际的情况进行接收时隙和发送时隙之间的转换，且驱动时隙以周期性方式进行分布，使得在集中式网络中，普通节点使用轮循的方式向汇聚节点发送数据，而在分布式网络中，发送节点计算目标节点的驱动时隙位置，进而在驱动时隙发送信息，达到高效、节能传输信息的目的；本发明针对不同网络拓扑结构及不同节点设计了一种接收驱动的方式，将节点的发送时隙根据目的节点的驱动时隙进行动态调整，一方面可以一定程度上减少碰撞，另一方面可以使节点之间的通信更加的高效、节能，使得在不同的网络拓扑结构中都可以有效运作；通过本发明的机制，减少了节点间不必要的通信次数，并且节点大部分时隙都是睡眠时隙，不需要一直保持监听信道的状态，在睡眠时隙中节点既不发送数据也不接收数据，所以能够节约很大一部分的能量，保证信息传输有效的同时节约了能量的消耗。

Claims (8)

1.一种基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法，其特征在于：所述网络包括集中式网络和分布式网络；所述集中式网络包括作为网络中心用以组建整个网络的汇聚节点和地位平等的普通节点，所述普通节点只与汇聚节点进行信息的双向传输；所述分布式网络包括地位平等的普通节点，所述普通节点间进行信息的双向传输；所述每个普通节点或汇聚节点包括长度为t的时间帧，每个时间帧包括均匀分布的u个时隙；

所述网络时隙分配方法的步骤为：

步骤1.1：所述集中式网络中，将汇聚节点的时间帧的第一个时隙作为广播竞争时隙，时间帧的第二个时隙作为广播时隙，汇聚节点的其余时隙均作为用于接收来自其他节点的信息的接收时隙，在广播竞争时隙中，汇聚节点与普通节点进行竞争，赢得竞争的节点将在第二个广播时隙进行广播；所述分布式网络中，每个普通节点的时间帧的第一个时隙作为广播竞争时隙，将时间帧的第二个时隙作为广播时隙，在广播竞争时隙中，普通节点进行竞争，赢得竞争的普通节点将在所述广播时隙进行广播；

步骤1.2：所述集中式网络和分布式网络中，每个普通节点分配n个用于实现接收时隙和发送时隙之间的转换的驱动时隙；其中普通节点拥有唯一编号nID，普通节点的驱动时隙通过计算普通节点的nID和时间帧长度t的哈希值确定，可以得到每个普通节点的初始的驱动时隙编号；

步骤1.3：通过计算每个普通节点剩下的n-1个驱动时隙编号，其中，，j是决定驱动时隙的位置的相应系数，，为各驱动时隙的编号，范围在2到u之间；之间存在以i的取值区分的先后顺序，i越大，在时间帧中的位置越靠后；

步骤1.4：分配完驱动时隙后，所述集中式网络和分布式网络中的每个普通节点中，除了驱动时隙外的其余时隙均初始化为睡眠时隙，普通节点在睡眠时隙中进入睡眠状态，不进行信道的监听；

步骤1.5：在集中式网络中，当任一普通节点有消息需要进行发送时，普通节点的驱动时隙设置为发送时隙，将收集的数据发送给汇聚节点，而在无信息需要发送的情况下，将驱动时隙设置为接收时隙，接收来自汇聚节点的信息；在分布式网络中，当任一普通节点有消息需要进行发送时，此普通节点为发送节点，根据目标节点的nID号和时间帧长度t进行目标节点的驱动时隙计算，得到目标节点的驱动时隙后，将发送节点的相应的睡眠时隙设置为发送时隙进行信息发送；

步骤1.6：当目标节点接收到相应的信息后，回复确认字符ACK，发送节点接收到该信号后结束信息发送，如果没有收到，则发送节点在下一个驱动时隙内按概率P进行重发。

2.根据权利要求1所述的一种基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法，其特征在于：在集中式网络中，当普通节点发送信息到汇聚节点时，每个节点在自己的驱动时隙进行数据发送，当出现两个或者两个以上普通节点的驱动时隙在同一位置时，普通节点之间进行竞争后发送数据。

3.根据权利要求2所述的一种基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法，其特征在于：在集中式网络中，普通节点之间进行竞争后向汇聚节点发送数据，没有收到汇聚节点的确认字符ACK的普通节点在下个驱动时隙按概率P进行重发。

4.根据权利要求1所述的一种基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法，其特征在于：在集中式网络中，当汇聚节点出现连续三个时隙未接收到任何信息时，将下一时隙更改为空闲广播时隙，发送空闲信号给周围的普通节点，有需要发送信息的普通节点在收到信号后，在接下去的时隙中可以向汇聚节点发送消息。

5.根据权利要求1所述的一种基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法，其特征在于：在分布式网络中，当驱动时隙相同的目标节点的个数大于1时，不影响信息的传输，当发送时隙相同的发送节点的个数大于1时，发送节点间进行竞争，没有收到目标节点的确认字符ACK的发送节点在下个驱动时隙按概率P进行重发。

6.根据权利要求1所述的一种基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法，其特征在于：P取值为50%~90%。

7.根据权利要求1所述的一种基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法，其特征在于：所述驱动时隙以周期性方式分布。

8.根据权利要求7所述的一种基于媒体访问控制层驱动的网络时隙分配方法，其特征在于：在集中式网络中，普通节点使用轮循的方式通过所述驱动时隙向汇聚节点发送数据；在分布式网络中，发送节点通过计算目标节点的驱动时隙位置，在所述目标节点的驱动时隙发送信息。