CN105873232B - 一种信道接入方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种信道接入方法，应用于无线传感网络中的节点设备，所述节点设备根据信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量，根据所述退避单元的数量，进行退避处理；退避处理后，判断当前信道为空闲状态，再判断自身保存的信道状态标识位为空闲状态，将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值为零时，则接入所述信道。由于本发明实施例中，在传统的CSMA/CA信道接入机制中引入了对信道状态标识位的状态的判断，使节点设备更加稳定地接入信道，且对于不同优先级的节点设备来说，优先级越高的节点设备其初始的竞争窗口值和保存的退避指数越小，使得优先级越高的节点设备有越大的概率接入信道。
Description
技术领域
本发明涉及无线传感器网络通信领域，特别涉及一种信道接入方法、装置及系统。
背景技术
在无线传感网络中，会存在多个节点设备向某个节点设备同时发送数据的情况，而无线传感网的节点设备只有一个射频收发器，因此只能同时和一个节点设备进行数据传输，而且针对大多数节点设备来说，只能处于接收数据或发送数据其中的一种状态。IEEE802.15.4协议采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with CollisionAvoidance，载波侦听多路访问/冲突避免)信道接入机制，用于避免因多个节点设备同时向一个节点设备发送数据而造成的数据碰撞冲突。
CSMA/CA算法的研究大多都集中在退避算法上，主要包含以下几种算法。
MILD倍性增加线性减少算法，该算法的主要思想是当节点设备出现发送数据冲突时，节点设备就将自身竞争窗口加倍，当成功发送数据后，节点设备就线性减小自身竞争窗口。
PP-CSMA/CA信道接入算法，该算法的主要思想是将命令帧和业务帧区分优先级，命令帧为高优先级，数据帧为低优先级。对于不同优先级的业务帧，竞争窗口CW取不同的值，而当信道检测为忙时，高优先级帧退避指数BE保持不变，CW取1，而低优先级的则线性增加。
DA-CSMA/CA信道接入算法，该算法将节点设备区分不同的优先级，将macMaxBE，macMinBE，CW根据优先级取不同的值。该算法利用上一次退避指数的值与上一次信道空闲评估的次数的比值来表示当前网络流量。将该比值值划分不同的区间，如果小于最小值，则BE取最小值macMinBE，如果P值大于最大值，则BE取BE0，如果在最小值和最大值之内，则利用特征公式计算BE的值。
ECSMA/CA信道接入算法，该算法是一种增强型的CSMA/CA信道接入算法。该算法引入参数FT，利用信道空闲评估的结果，通过判断CW和FT的值，决定是否执行下一次的退避，FT如果是1，则表示上次信道空闲评估之前执行了退避，则下次无需再退避，从而减少了不必要的退避。
针对时延敏感、丢包敏感的工业级、航天级、军品级领域，上述各种信道接入算法由于其稳定性、可行性、易用性的差异非常大，并没有得到实际应用。
发明内容
本发明实施例公开了一种信道接入方法、装置及系统，能够使节点设备对信道状态的评估更加准确，稳定性更好。
为达到上述目的，本发明实施例公开了一种信道接入方法，应用于无线传感器网络中的节点设备，所述方法包括步骤：
A、接收协调器发送的信道利用率值，根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量，根据所述退避单元的数量，进行退避处理；
B、退避处理后，判断当前信道是否为空闲状态；
如果是，判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道；
当自身保存的信道状态标识位非空闲状态时，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，其中，所述节点设备的优先级越高，其默认竞争窗口值越小。
进一步地，在所述退避处理后，所述方法还包括：
当当前信道非空闲状态时，判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，并将自身保存的信道状态标识位调整为繁忙状态，判断自身当前保存的竞争窗口值是否为零，如果是，将自身保存的退避次数加1，判断退避次数加1后是否大于设定的次数阈值，如果否，将当前保存的竞争窗口值恢复为默认值，并返回步骤A。
进一步地，所述根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量包括：
根据所述退避指数、信道利用率值及预设的第一公式，确定退避单元的数量，其中所述预设的第一公式包括：
其中，W表示所述退避单元的数量，η表示所述信道利用率值，BE表示退避指数，[0,2BE-1]表示在0和2BE-1间随机取一个正整数，运算符表示向下取整数。
进一步地，自身保存的退避指数的确定过程包括：
接收协调器发送的最高优先级设备包接收率值；
若自身为所述最高优先级设备，判断接收到的所述包接收率值是否小于预设的接收率阈值，如果是，将自身当前保存的退避指数加1，并保存所述加1后的退避指数。
进一步地，当所述节点设备确定自身为最低优先级设备时，确定退避单元的数量后，所述方法还包括：
接收协调器发送的平均包传输时间值；
判断所述退避单元的数量是否小于所述平均包传输时间值与退避单元的比值；
如果是，则将平均包传输时间值与退避单元的比值+3确定为更新后的退避单元的数量。
本发明实施例提供了一种信道接入装置，应用于无线传感网络中的节点设备，所述装置包括：
确定退避处理模块，用于接收协调器发送的信道利用率值，根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量，根据所述退避单元的数量，进行退避处理；
判断模块，用于退避处理后，判断当前信道是否为空闲状态；
接入模块，用于当判断模块的判断结果为是时判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，当自身保存的信道状态标识位非空闲状态时，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，其中，所述节点设备的优先级越高，其默认竞争窗口值越小。
本发明实施例提供了一种信道接入系统，所述系统包括协调器和至少两个节点设备，所述协调器与所有节点设备无线连接，每个节点设备被预先设置了接入信道的优先级，其中：
所述协调器，用于发送信道利用率值；
所述节点设备，用于接收协调器发送的信道利用率值，根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量，根据所述退避单元的数量，进行退避处理；退避处理后，判断当前信道是否为空闲状态，如果是，判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，当自身保存的信道状态标识位非空闲状态时，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道。
进一步地，所述协调器，具体用于：
在预设的统计周期内，计算所述信道上出现的所有数据包的总帧长；
根据预设的所述信道的传输速率，获得在该信道上传输所述所有数据包所需的时间；
根据在该信道上传输所述所有数据包所需的时间，和预设的统计周期的时长，获得当前的信道利用率值。
进一步地，所述协调器，还用于在预设的统计周期内，根据所述协调器接收到的最高优先级设备发送的数据包的个数与该协调器接收到的总数据包个数，得到所述最高优先级设备包接收率值，并发送所述最高优先级设备包接收率值；
所述节点设备，具体用于接收协调器发送的最高优先级设备包接收率值；若自身为所述最高优先级设备，判断接收到的所述包接收率值是否小于预设的接收率阈值，如果是，将自身当前保存的退避指数加1，并保存所述加1后的退避指数。
进一步地，所述协调器，还用于在预设的统计周期内，统计在该段时间内获得的总数据包数和总数据包传输时间，得到所述平均包传输时间并发送；
所述节点设备，还用于判断所述退避单元的数量是否小于所述平均包传输时间值与退避单元的比值；如果是，则将平均包传输时间值与退避单元的比值+3确定为更新后的退避单元的数量。
由上述的技术方案可见，本发明实施例提供了一种信道接入方法、装置及系统，应用于无线传感网络中的节点设备，所述节点设备接收协调器发送的信道利用率值，根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量，根据所述退避单元的数量，进行退避处理；退避处理后，判断当前信道是否为空闲状态；如果是，判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，当自身保存的信道状态标识位非空闲状态时，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，其中，所述节点设备的优先级越高，其默认竞争窗口值越小。由于本发明实施例中，在传统的CSMA/CA信道接入机制中引入了对信道状态标识位的状态的判断，使所述节点设备更加稳定地接入信道，且对于不同优先级的节点设备来说，优先级越高的节点设备其初始的竞争窗口值和保存的退避指数越小，使得优先级越高的节点设备有越大的概率接入信道。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种信道接入方法流程示意图；
图2节点设备接入信道判断逻辑示意图；
图3为本发明实施例二提供的一种信道接入方法流程示意图；
图4为本发明实施例三提供的一种信道接入方法流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种信道接入装置结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种信道接入系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面通过具体实施例，对本发明进行详细说明。
图1为本发明实施例一提供的一种信道接入方法流程示意图，所述方法应用于无线传感器网络中的节点设备，该方法可以包括步骤：
S101：接收协调器发送的信道利用率值，根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量，根据所述退避单元的数量，进行退避处理。
所述无线传感器网络中的节点设备是采用CSMA/CA(Carrier Sense MultipleAccess with Collision Avoidance，载波侦听多路访问/冲突避免)信道接入机制进行信道接入的，在CSMA/CA信道接入机制中，所述节点设备在接入信道之前，先进行预设数量的退避单元的退避，其中退避单元为预设的时间长度，所述进行预设数量的退避单元的退避，即所述节点设备先暂时等待预设数量*退避单元长度的时间，在这段时间内不执行接入信道的操作。其中，所述退避单元的预设数量可以由所述节点设备自身保存的退避指数、和接收到的协调器发送的信道利用率值所确定。
所述退避指数为CSMA/CA信道接入机制中具有的参数值，且对于优先级不同的节点设备而言，优先级越高的节点设备其保存的退避指数值越小，其中，协调器是现有技术中存在的监控和调度各个待接入信道节点设备的电子设备。
为了使每次退避完成后，进行信道空闲评估的结果出现空闲的状态概率更大，则对于信道利用率越高的信道，说明该信道所处网络的流量负载大，所述节点设备在接入该信道时，每次退避的平均时间应当越大，相应的退避单元的数量应当越大。
具体的，根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量包括：
根据所述退避指数、信道利用率值及预设的第一公式，确定退避单元的数量，其中所述预设的第一公式包括：
其中，W表示所述退避单元的数量，η表示所述信道利用率值，BE表示退避指数，[0,2BE-1]表示在0和2BE-1间随机取一个正整数，运算符表示向下取整数。由所述第一公式可见，信道利用率越高、即信道网络流量越大，所得到的退避单元数量越大。
具体的，所述协调器计算信道利用率值的方法为：
在预设的统计周期内，计算所述信道上出现的所有数据包的总帧长；
根据预设的所述信道的传输速率，获得在该信道上传输所述所有数据包所需的时间；
根据在该信道上传输所述所有数据包所需的时间，和预设的统计周期的时长，获得当前的信道利用率值。
具体的，可以由下式计算信道利用率值：
其中，η表示信道利用率值，Ts表示在预设的统计周期内，该信道上传输所述所有数据包所需的时间，n表示在预设的统计周期内信道上传输的数据包的总数量，li表示在预设的统计周期内第i个数据包的帧长，T表示所述的预设的统计周期，B表示所述信道的传输速率。
S102：退避处理后，判断当前信道是否为空闲状态，如果是，判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道；当自身保存的信道状态标识位非空闲状态时，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道。
如图2所示，在进行完S101中所述的退避处理之后，对所述节点设备所要接入的当前信道进行CCA(信道空闲评估)。
若所述信道空闲评估的评估结果为信道为空闲状态，则
a、判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲态，若是，则将自身保存的竞争窗口值自减1，之后将信道状态标识位设置为繁忙态，若否，则将自身保存的竞争窗口值设置为默认竞争窗口值减1，之后将信道状态标识位继续保持为空闲态，其中，自身保存的竞争窗口值为CSMA/CA信道接入机制中具有的参数值，如果所述节点设备是第一次使用所述自身保存的竞争窗口值，其值为默认竞争窗口值，且默认竞争窗口值是预先设定的，且对于优先级不同的节点设备而言，优先级越高的节点设备其默认竞争窗口值越小；若所述节点设备不是第一次使用所述自身保存的竞争窗口值，则所述自身保存的竞争窗口值为经过上一次自减1操作后的竞争窗口值；根据CSMA/CA信道接入机制的规定，当该竞争窗口值自减到0时，所述节点设备才被允许接入当前信道。
在本发明实施例中在每个节点设备中保存有其对应的默认竞争窗口值，该默认竞争窗口值是预先设定的，其中节点设备的优先级越高，其默认竞争窗口值越小。
b、判断根据步骤a减1后的竞争窗口值是否为0，若是，则接入所述信道，若否，则再次执行前述的退避和信道评估操作。
当所述竞争窗口值不为0时，按照CSMA/CA信道接入机制的设定，需要所述节点设备再次进行预设数量的退避单元的退避，并在执行完毕退避操作之后，再次进行信道空闲评估，根据评估结果和当前的信道状态标识位对自身保存的竞争窗口值进行改变，直到所述竞争窗口值为0，所述节点设备才接入所述信道。
若所述信道空闲评估的评估结果为信道非空闲状态，则
c、判断信道状态标识位是否为空闲态，若是，则将竞争窗口值设置为默认竞争窗口值减1，之后将信道状态标识位设置为繁忙态，若否，则将竞争窗口值自减1。
d、判断根据步骤c减1后的竞争窗口值是否为0，若是，则
使自身退避次数自加1，判断更新后的退避次数是否大于预设退避次数上限，如果是，则确定信道接入失败；如果否，则
将竞争窗口值设为默认竞争窗口值，再次执行前述的退避和信道评估操作。
其中，所述退避次数的初始值为0，当更新后的退避次数大于预设退避次数上限时，按照CSMA/CA信道接入机制的设定，则确定所述节点设备此次信道接入失败，所述节点设备可以等待一段较长的时间后，再进行下一次的接入信道的尝试；当更新后的退避次数不大于预设退避次数上限时，将竞争窗口值设为默认竞争窗口值，再次执行前述的退避和信道评估操作，相当于从最初的状态开始，再次按照前述的方法，尝试接入当前信道。
步骤c减1后的竞争窗口值不为0，则再次执行前述的退避和信道评估操作。
本发明实施例中，在传统的CSMA/CA信道接入机制中引入了对信道状态标识位的状态的判断，使所述节点设备更加稳定地接入信道，且对于不同优先级的节点设备来说，优先级越高的节点设备其初始的竞争窗口值和保存的退避指数越小，使得优先级越高的节点设备有越大的概率接入信道。
为了进一步使优先级最高的节点设备有更大的概率接入信道，可以增大其退避指数，在本发明的另一实施例中，所述节点设备可以根据下述步骤确定自身保存的退避指数：
接收协调器发送的最高优先级设备包接收率值。
若自身为所述最高优先级设备，判断接收到的所述包接收率值是否小于预设的接收率阈值，如果是，将自身当前保存的退避指数加1，并保存所述加1后的退避指数，所述节点设备的优先级是预先确定的，并且对于每个节点设备其根据自身的优先级，可知其自身是否为最高优先级设备，和最低优先级设备。例如当节点设备为最高优先级设备或最低优先级设备时，其本地保存有对应的标识信息。
图3为本发明实施例二提供的一种信道接入方法流程示意图，所述方法应用于无线传感网络中的节点设备，该方法可以包括步骤：
S301：接收协调器发送的最高优先级设备包接收率值。
所述最高优先级设备包接收率值由协调器计算得到，计算方法为：
在预设的统计周期内，所述协调器根据接收到的最高优先级设备发送的数据包的个数与该协调器接收到的总数据包个数，得到所述最高优先级设备包接收率，具体的，可以按照下式确定所述最高优先级设备包接收率：
其中，δ表示预设的统计周期内所述最高优先级设备包接收率，N最高表示在预设的统计周期内所述协调器接收到的来自最高优先级设备发送的数据包的个数，NTR表示在所述预设的统计周期内，该协调器接收到的总数据包个数。
所述协调器中预先保存有每个节点设备的优先级信息。
S302：若自身为所述最高优先级设备，判断接收到的所述包接收率值是否小于预设的接收率阈值，如果是，将自身当前保存的退避指数加1，并保存所述加1后的退避指数。
S303：若自身为所述最高优先级设备，判断接收到的所述包接收率值是否小于预设的接收率阈值，如果是，将自身当前保存的退避指数加1，并保存所述加1后的退避指数。
S304：根据自身保存的退避指数，确定退避单元的数量，根据所述退避单元的数量，进行退避处理。
S305：退避处理后，判断当前信道是否为空闲状态，如果是，判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道；当自身保存的信道状态标识位非空闲状态时，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道。
本发明实施例中，协调器发送最高优先级设备的包接收率值，当节点设备确定自身为最高优先级设备时，利用该接收率值确定自身的退避指数，使得优先级越高的节点设备有越大的概率接入信道。
由于[0,2BE-1]表示在0和2BE-1间随机取一个正整数，有可能出现某次取值过小的情况，进而造成所述W值过小，对于低优先级节点设备，为避免某次退避单元数量过少而造成的竞争信道失败，还需对过小的退避单元的数量进行改造，在本发明的另一实施例中，当所述节点设备确定自身为最低优先级设备时，确定退避单元的数量后，所述方法还包括：
接收协调器发送的平均包传输时间值；
判断所述退避单元的数量是否小于所述平均包传输时间值与退避单元的比值；
如果是，则将平均包传输时间值与退避单元的比值+3确定为更新后的退避单元的数量。
其中，所述协调器会向所有待接入信道的节点设备发送待接入信道的平均包传输时间值，即每个数据包在待接入信道上传输所用的平均时间，所述协调器计算信道平均包传输时间值的方法为：
在预设的统计周期内，统计在该段时间内获得的总数据包数和总数据包传输时间，得到所述平均包传输时间值，具体的，可以根据下式计算所述平均包传输时间值：
其中，TTR表示所述平均包传输时间值，Ts表示在预设的统计周期内，该信道上传输所述所有数据包所需的时间，NTR表示在所述预设的统计周期内，该协调器接收到的总数据包个数。
图4为本发明实施例三提供的一种信道接入方法流程示意图，所述方法应用于节点设备，该方法可以包括步骤：
S401：接收协调器发送的平均包传输时间值；
S402：自身是否为最低优先级设备，若是，则判断所述退避单元的数量是否小于所述平均包传输时间值与退避单元的比值；如果是，则将平均包传输时间值与退避单元的比值+3确定为更新后的退避单元的数量。
S403：根据所述退避单元的数量，进行退避处理。
S404：退避处理后，判断当前信道是否为空闲状态，如果是，判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道；当自身保存的信道状态标识位非空闲状态时，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道。
本发明实施例中，所述节点设备接收协调器发送的平均包传输时间值，根据所述平均包传输时间值和自身的优先级，确定自身的退避单元的数量，以避免低优先级设备由于某次退避单元数量过少而造成的竞争信道失败。
图5为本发明实施例提供的一种信道接入装置结构示意图，应用于无线传感器网络中的节点设备，所述装置包括：
确定退避处理模块501，用于接收协调器发送的信道利用率值，根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量，根据所述退避单元的数量，进行退避处理；
判断模块502，用于退避处理后，判断当前信道是否为空闲状态；
接入模块503，用于当判断模块502的判断结果为是时判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，当自身保存的信道状态标识位非空闲状态时，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，其中，所述节点设备的优先级越高，其默认竞争窗口值越小。
进一步地，所述装置还包括：
非空闲状态模块(图中未示出)，用于当判断模块502的判断结果为否时，判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，并将自身保存的信道状态标识位调整为繁忙状态，判断自身当前保存的竞争窗口值是否为零，如果是，将自身保存的退避次数加1，判断退避次数加1后是否大于设定的次数阈值，如果否，将当前保存的竞争窗口值恢复为默认值，并转向确定退避处理模块501。
进一步地，所述确定退避处理模块501，具体用于根据所述退避指数、信道利用率值及预设的第一公式，确定退避单元的数量，其中所述预设的第一公式包括：
其中，W表示所述退避单元的数量，η表示所述信道利用率值，BE表示退避指数，[0,2BE-1]表示在0和2BE-1间随机取一个正整数，运算符表示向下取整数。
进一步地，所述装置还包括：
包接收率值接收模块(图中未示出)，用于接收协调器发送的最高优先级设备包接收率值；
退避指数确定模块(图中未示出)，用于若自身为所述最高优先级设备，判断接收到的所述包接收率值是否小于预设的接收率阈值，如果是，将自身当前保存的退避指数加1，并保存所述加1后的退避指数。
进一步地，所述装置还包括：
平均包传输时间值接收模块(图中未示出)，用于接收协调器发送的平均包传输时间值；
比值判断模块(图中未示出)，用于判断所述退避单元的数量是否小于所述平均包传输时间值与退避单元的比值；
退避单元改进模块(图中未示出)，用于当所述比值判断模块判断结果为是时，将平均包传输时间值与退避单元的比值+3确定为更新后的退避单元的数量。
本发明实施例提供了一种信道接入方法及、装置及系统，应用于无线传感器网络中的节点设备，所述节点设备接收协调器发送的信道利用率值，根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量，根据所述退避单元的数量，进行退避处理；退避处理后，判断当前信道是否为空闲状态；如果是，判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，当自身保存的信道状态标识位非空闲状态时，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，其中，所述节点设备的优先级越高，其默认竞争窗口值越小。由于本发明实施例中，在传统的CSMA/CA信道接入机制中引入了对信道状态标识位的状态的判断，使所述节点设备更加稳定地接入信道，且对于不同优先级的节点设备来说，优先级越高的节点设备其初始的竞争窗口值和保存的退避指数越小，使得优先级越高的节点设备有越大的概率接入信道。
图6为本发明实施例提供的一种信道接入系统结构示意图，所述系统包括协调器601和至少两个节点设备602，所述协调器与所有节点设备无线连接，每个节点设备被预先设置了接入信道的优先级，其中：
所述协调器601，用于发送的信道利用率值。
所述节点设备602，用于接收协调器发送的信道利用率值，根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量，根据所述退避单元的数量，进行退避处理；退避处理后，判断当前信道是否为空闲状态，如果是，判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，当自身保存的信道状态标识位非空闲状态时，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道。
进一步地，所述协调器601，具体用于：
在预设的统计周期内，计算所述信道上出现的所有数据包的总帧长；
根据预设的所述信道的传输速率，获得在该信道上传输所述所有数据包所需的时间；
根据在该信道上传输所述所有数据包所需的时间，和预设的统计周期的时长，获得当前的信道利用率值。
进一步地，所述协调器601，还用于在预设的统计周期内，根据所述协调器接收到的最高优先级设备发送的数据包的个数与该协调器接收到的总数据包个数，得到所述最高优先级设备包接收率值，并发送所述最高优先级设备包接收率值。
所述节点设备602，具体用于接收协调器发送的最高优先级设备包接收率值；若自身为所述最高优先级设备，判断接收到的所述包接收率值是否小于预设的接收率阈值，如果是，将自身当前保存的退避指数加1，并保存所述加1后的退避指数。
进一步地，所述协调器601，还用于在预设的统计周期内，统计在该段时间内获得的总数据包数和总数据包传输时间，得到所述平均包传输时间并发送。
所述节点设备602，还用于判断所述退避单元的数量是否小于所述平均包传输时间值与退避单元的比值；如果是，则将平均包传输时间值与退避单元的比值+3确定为更新后的退避单元的数量。
对于系统/装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种信道接入方法，其特征在于，应用于无线传感器网络中的节点设备，所述方法包括步骤：
A、接收协调器发送的信道利用率值，根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量，根据所述退避单元的数量，进行退避处理；
B、退避处理后，判断当前信道是否为空闲状态；
如果是，判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道；
当自身保存的信道状态标识位非空闲状态时，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，其中，所述节点设备的优先级越高，其默认竞争窗口值越小；
所述根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量包括：
根据所述退避指数、信道利用率值及预设的第一公式，确定退避单元的数量，其中所述预设的第一公式包括：
其中，W表示所述退避单元的数量，η表示所述信道利用率值，BE表示退避指数，[0,2BE-1]表示在0和2BE-1间随机取一个正整数，运算符表示向下取整数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述退避处理后，所述方法还包括：
当当前信道非空闲状态时，判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，并将自身保存的信道状态标识位调整为繁忙状态，判断自身当前保存的竞争窗口值是否为零，如果是，将自身保存的退避次数加1，判断退避次数加1后是否大于设定的次数阈值，如果否，将当前保存的竞争窗口值恢复为默认值，并返回步骤A。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，自身保存的退避指数的确定过程包括：
接收协调器发送的最高优先级设备包接收率值；
若自身为所述最高优先级设备，判断接收到的所述包接收率值是否小于预设的接收率阈值，如果是，将自身当前保存的退避指数加1，并保存所述加1后的退避指数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述节点设备确定自身为最低优先级设备时，确定退避单元的数量后，所述方法还包括：
接收协调器发送的平均包传输时间值；
判断所述退避单元的数量是否小于所述平均包传输时间值与退避单元的比值；
如果是，则将平均包传输时间值与退避单元的比值+3确定为更新后的退避单元的数量。
5.一种信道接入装置，其特征在于，应用于无线传感网络中的节点设备，所述装置包括：
确定退避处理模块，用于接收协调器发送的信道利用率值，根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量，根据所述退避单元的数量，进行退避处理；
判断模块，用于退避处理后，判断当前信道是否为空闲状态；
接入模块，用于当判断模块的判断结果为是时判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，当自身保存的信道状态标识位非空闲状态时，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，其中，所述节点设备的优先级越高，其默认竞争窗口值越小；
所述根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量包括：
根据所述退避指数、信道利用率值及预设的第一公式，确定退避单元的数量，其中所述预设的第一公式包括：
其中，W表示所述退避单元的数量，η表示所述信道利用率值，BE表示退避指数，[0,2BE-1]表示在0和2BE-1间随机取一个正整数，运算符表示向下取整数。
6.一种信道接入系统，其特征在于，所述系统包括协调器和至少两个节点设备，所述协调器与所有节点设备无线连接，每个节点设备被预先设置了接入信道的优先级，其中：
所述协调器，用于发送信道利用率值；
所述节点设备，用于接收协调器发送的信道利用率值，根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量，根据所述退避单元的数量，进行退避处理；退避处理后，判断当前信道是否为空闲状态，如果是，判断自身保存的信道状态标识位是否为空闲状态，如果是，则将自身保存的竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道，当自身保存的信道状态标识位非空闲状态时，则将自身保存的默认竞争窗口值减1，判断减1后的竞争窗口值是否为零，如果是，则接入所述信道；
所述根据所述信道利用率值及自身保存的退避指数，确定退避单元的数量包括：
根据所述退避指数、信道利用率值及预设的第一公式，确定退避单元的数量，其中所述预设的第一公式包括：
其中，W表示所述退避单元的数量，η表示所述信道利用率值，BE表示退避指数，[0,2BE-1]表示在0和2BE-1间随机取一个正整数，运算符表示向下取整数。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述协调器，具体用于：
在预设的统计周期内，计算所述信道上出现的所有数据包的总帧长；
根据预设的所述信道的传输速率，获得在该信道上传输所述所有数据包所需的时间；
根据在该信道上传输所述所有数据包所需的时间，和预设的统计周期的时长，获得当前的信道利用率值。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述协调器，还用于在预设的统计周期内，根据所述协调器接收到的最高优先级设备发送的数据包的个数与该协调器接收到的总数据包个数，得到最高优先级设备包接收率值，并发送所述最高优先级设备包接收率值；
所述节点设备，具体用于接收协调器发送的最高优先级设备包接收率值；若自身为所述最高优先级设备，判断接收到的所述包接收率值是否小于预设的接收率阈值，如果是，将自身当前保存的退避指数加1，并保存所述加1后的退避指数。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述协调器，还用于在预设的统计周期内，统计在该段时间内获得的总数据包数和总数据包传输时间，得到平均包传输时间值并发送；
所述节点设备，还用于判断所述退避单元的数量是否小于所述平均包传输时间值与退避单元的比值；如果是，则将平均包传输时间值与退避单元的比值+3确定为更新后的退避单元的数量。
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