CN108093468B - 自组织网络中基于tdma协议的低功耗时隙调度方法 - Google Patents

Abstract

一种自组织网络中基于TDMA协议的低功耗时隙调度方法，步骤为：检测数据入队状态；记录数据帧到达时间间隔值；广播时隙发送含有队列信息的勤务帧；数据时隙有数据帧需要发送时，通过慢开始、遗漏避免和快恢复过程计算出休眠信息，发送含有队列信息、休眠信息和组播广播控制信息的数据帧；数据时隙无数据帧需要发送，有组播帧或广播帧需要发送时，发送含有组播广播控制信息的组播广播控制帧；其他时隙根据收到休眠信息更新休眠时隙调度表，确定当前时隙是否休眠。本发明通过发送节点生成休眠信息，接收节点根据休眠信息生成休眠时隙调度表，完成时隙的调度，达到低功耗时隙调度的目的。

Description

自组织网络中基于TDMA协议的低功耗时隙调度方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更进一步涉及无线通信领域中的一种自组织网络中基于时分多址技术TDMA(time division multiple access)协议的低功耗时隙调度方法。本发明在自组织网络中传统时分多址技术TDMA时隙调度的基础上，传输休眠控制信息，控制节点休眠时间，进而达到节点之间低功耗通信的目的。

背景技术

在时分多址技术TDMA的自组织网络中，节点在非数据发送时隙，采用一直侦听的方式。这就造成节点在过多的时隙侦听信道，在不必要的时隙侦听信道，造成功耗过大。对于需要电池供电的节点来说，低功耗自组织网络显得异常重要。无线传感器网络和自组织网络都存在大量节点，都需要复杂的数据交互，节点都存在动态性，在无线通信方面，无线传感网也具有自组织网络的性质。

北京博大光通国际半导体技术有限公司在其申请的专利文献“一种Mesh自组织无线传感网同步休眠及低功耗通讯方法”(专利申请号：CN201510408679.2，公开号：CN104936273A)中提出了一种无线传感网同步休眠及低功耗通讯方法。该方法的自组织无线传感网中，中继节点根据信标内的时间戳选取未被占用的时间周期作为本节点的活动周期并获取父节点的活动周期，仅在本节点和父节点的活动周期唤醒进行数据传输和通信，同时，中心节点也仅在自己的活动周期被唤醒进行数据传输和通信，两者在其它时间均处于休眠状态，由此，可以大幅降低中继节点和中心节点的能耗，使得无线传感网的所有设备可以由电池供电驱动，适于应用于野外环境和能耗要求高的环境。但是，该方法仍然存在的不足之处是，通过构造复杂数据帧来传输休眠信息，造成了资源浪费的问题。节点通过父节点的活动周期来进行周期唤醒，时隙的调度过程复杂。

北京四维星科技有限责任公司在其申请的专利文献“全电池供电微能耗自组织多路由无线传感器网络系统”(专利申请号：CN200920159793.6，公开号：CN201479382U)设计了一种微能耗自组织多路由无线传感器网络系统。该发明提出了一种微功耗自组织传感器网络的实现方法，解决现有传感器网络功耗大的问题。包括：一个以上的无线传感器网络节点，用于完成数据采集；Sink节点，用于多跳中继传输和数据汇聚接收；其中，所述的Sink节点和无线传感器网络节点组成无线自组织网络；网关节点，与Sink无线通信连接，用于完成无线和有线信号转换；监控中心，与网关节点有线通信连接，完成区域数据的综合处理，以Sink节点和它周围的无线传感器网络节点组成的节点族完成定位计算。采用上述结构，可以在任意区域形成一个传感器网络，实现对静止或移动设备、人员、车辆或其他物体的状态、属性等相关信息的自动采集、识别、跟踪、控制。但是该方法仍然存在的不足之处是，在微能耗通信过程中，实现过程复杂，Sink节点和无线传感器网络节点存在复杂的数据交互，造成的频繁数据交互所带来的数据拥塞和传输出错的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种低功耗TDMA协议时隙调度方式。本发明在传统时隙长度固定的方式下，动态调整休眠时间。在原有数据帧和勤务帧结构条件下，增加本节点后续数据帧发送信息，以完成对周围节点的休眠控制。在向某接收节点发送一组数据的最后一帧数据时，追加该接收节点的休眠控制信息，以完成对该接收节点的休眠控制。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

(1)检测数据入队状态：

检测业务队列是否有数据帧到来，若是，则执行步骤(2)，否则，执行步骤(3)；

(2)记录数据帧到达时间间隔值：

(2a)将当前数据帧的接收地址值与上一帧数据帧的接收地址不相同的数据帧的当前时间间隔值，记录在接收地址的时间间隔表中；

(2b)保留接收地址的时间间隔表中最新的10组时间间隔值数据，未满足10组时间间隔值时，保留所有数据值；

(2c)其他地址的当前时间间隔值加1后执行步骤(3)；

(3)判断当前时隙类型：

判断当前时隙是否为广播时隙，若是，则执行步骤(4)；否则，判断当前时隙是否为数据时隙，若是，休眠时间表所有非0数据全部进行减1操作后执行步骤(5)，否则，执行步骤(16)；

(4)发送勤务帧：

将业务队列中数据帧的发送信息，加入到拟发送的含有同步信息的勤务帧中，发送拟发送含有同步信息的勤务帧后执行步骤(18)；

(5)判断业务队列中是否存在接收地址处于非休眠状态的包含各种业务信息的数据帧，若是，执行步骤(6)，否则，执行步骤(14)；

(6)获取拟发送的数据帧：

将业务队列中接收地址所对应的接收节点处于非休眠状态的第一个包含各种业务信息的数据帧，作为数据时隙拟发送的包含各种业务信息的数据帧；

(7)将最大休眠时间加入拟发送数据帧中：

将休眠时间表中休眠信息的最大值设定为最大休眠时间，将最大休眠时间作为数据信息，加入到业务队列中存在组播或广播帧的拟发送数据帧中；

(8)初始化阈值：

将接收地址的遗漏避免阈值的大小，修改为接收地址的时间间隔表中数据的最大值，将接收地址的慢开始阈值的大小，修改为接收地址的时间间隔表中数据的平均值；

(9)判断接收地址的时间间隔表的第一个时间间隔值是否小于接收地址的休眠时间，若是，则执行步骤(10)，否则，判断接收地址的休眠时间是否大于接收地址的慢开始阈值，若是，执行步骤(11)，否则，执行步骤(12)；

(10)执行快恢复：

将接收地址的休眠时间的大小修改为接收地址的时间间隔表的第一个时间间隔值的一半，将接收地址的慢开始阈值的大小修改为接收地址的时间间隔表中数据的平均值，将接收地址的遗漏避免阈值的大小修改为接收地址的时间间隔表中数据的最大值后执行步骤(13)；

(11)执行慢开始：

判断接收地址的休眠时间是否为0，若是，将接收地址的休眠时间大小修改为1，否则，将接收地址的休眠时间大小修改为休眠时间的2倍，若接收地址的休眠时间的2倍大于接收地址的接收地址的慢开始阈值大小，将接收地址的休眠时间修改为接收地址的慢开始阈值，执行步骤(13)；

(12)执行遗漏避免：

将接收地址的休眠时间大小修改为接收地址的休眠时间加1后的值，若接收地址的休眠时间的加1大于接收地址的遗漏避免阈值，将接收地址的遗漏避免阈值设置为接收地址的休眠时间，执行步骤(13)；

(13)发送数据帧：

将接收地址的休眠时间的信息加入拟发送数据帧和休眠时间表中，将业务队列中数据帧的发送信息加入到数据时隙需要发送的数据帧中，发送数据帧后执行步骤(18)；

(14)判断业务队列中是否含有组播帧和广播帧中的一种，若是，则执行步骤(15)，否则，执行步骤(18)；

(15)发送组播广播控制帧：

将休眠时间表中休眠信息的最大值设定最大休眠时间，将最大休眠时间作为数据信息构造组播广播控制帧，发送组播广播控制帧后执行步骤(18)；

(16)确定当前进行时隙调度节点的休眠状态：

查找休眠时隙调度表当前时隙对应时隙位置的信息是否为休眠信息，若是，在当前时隙进行休眠后执行步骤(18)，否则，执行步骤(17)；

(17)更新休眠时隙调度表：

(17a)对接收到的勤务帧，利用勤务帧休眠信息识别方法，更新休眠时隙调度表后执行步骤(18)；

(17b)对接收到的数据帧，利用数据帧休眠信息识别方法，更新休眠时隙调度表后执行步骤(18)；

(17c)对接收到的组播广播控制帧，利用组播广播控制帧休眠识别方法，更新休眠时隙调度表后执行步骤(18)；

(18)结束本时隙操作。

本发明与现有的技术相比具有以下优点：

第一，由于本发明记录了数据帧到达时间间隔值，用于计算数据帧接收节点的休眠时间，避免了节点之间进行复杂的数据交互，克服了现有技术中收发节点之间频繁数据交互造成的数据拥塞的问题，使得本发明提高了时隙调度的效率。

第二，由于本发明在发送数据帧时，将业务队列中数据帧的发送信息加入到数据时隙需要发送的数据帧中，用于传输各种休眠信息，克服了现有技术通过构造复杂数据帧来传输休眠信息所造成的资源浪费的问题，使得本发明节省了链路资源，提高了数据传输的速率。

第三，由于本发明在非数据时隙时间内，更新休眠时隙调度表，节点直接查找休眠时隙调度表来完成时隙调度，克服了现有技术时隙调度的过程过于复杂的问题，使得本发明具有时隙调度易操作、简单、可行的优点。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明的携带休眠信息的勤务帧结构图；

图3是本发明的发送节点队列调度过程图；

图4是本发明的慢开始、遗漏避免和快恢复过程坐标图；

图5是本发明的携带休眠信息的数据帧结构图；

图6是组播广播控制帧结构图；

图7是本发明的侦听时隙表更新过程程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的详细描述。

参照图1，实现本发明的具体步骤如下：

步骤1，检测数据入队状态。

检测业务队列是否有数据帧到来，若是，则执行步骤2，否则，执行步骤3。

步骤2，记录数据帧到达时间间隔值。

将当前数据帧的接收地址值与上一帧数据帧的接收地址不相同的数据帧的当前时间间隔值，记录在接收地址的时间间隔表中。当前时间间隔值是指，本次接收地址的数据帧入队距离上次该接收地址的数据帧入队之间，其他接收地址的数据帧入队的数量。时间间隔表是指，针对接收地址建立的仅存储10组数据帧时间间隔值数据的表格。

保留接收地址的时间间隔表中最新的10组时间间隔值数据，未满足10组时间间隔值时，保留所有数据值。最新的10组时间间隔值数据是指，截止到记录当前数据间隔值的位置，在此之前依次记录的10组数据间隔值。时间间隔表是指，针对接收地址建立的仅存储10组数据帧时间间隔值数据的表格。

其他地址的当前时间间隔值加1后执行步骤3。当前时间间隔值是指，本次接收地址的数据帧入队距离上次该接收地址的数据帧入队之间，其他接收地址的数据帧入队的数量。

步骤3，判断当前时隙类型。

判断当前时隙是否为广播时隙，若是，则执行步骤4；否则，判断当前时隙是否为数据时隙，若是，休眠时间表所有非0数据全部进行减1操作后执行步骤5，否则，执行步骤16。

步骤4，发送勤务帧。

将业务队列中数据帧的发送信息，加入到拟发送的含有同步信息的勤务帧中，发送拟发送含有同步信息的勤务帧后执行步骤18。业务队列中数据帧的发送信息包括，拟发送给不同接收地址信息以及其所对应的数量信息；所述的接收地址信息是指，根据业务队列中现有数据帧获取的接收地址信息，所述的数量信息是指，要发送给接收节点数据帧的数量。

参照图2，携带休眠信息的勤务帧结构图，对本步骤所述发送的勤务帧做进一步描述。

图2中的Frame head表示帧头信息，主要包含帧长度、类型、接收地址、发送地址等信息。

图2中的Slot_1表示下一时隙要发送数据的接收地址，图2中的Slot1_num表示需要发送给节点1的一组数据的数据帧数，这里的时隙指本节点数据时隙，不一定就是连续的时隙，图2中的Slot_2表示给节点1发送完数据的下一时隙要发送数据的接收地，图2中的Slot2_num表示需要发送给节点2的一组数据的数据帧数，图2中的Slot_3表示给节点2发送完数据的下一时隙要发送数据的接收地址，图2中的Slot3_num表示需要发送给节点3的一组数据的数据帧数。上述的节点1、节点2、节点3不是实际网络中节点的编号，而是代表队列中要发送数据帧的顺序。

图2中的Body表示该勤务帧包含的数据信息。

图2中的CRC表示冗余校验部分。

步骤5，判断业务队列中是否存在接收地址处于非休眠状态的包含各种业务信息的数据帧，若是，执行步骤6，否则，执行步骤14。

参考图3，对本步骤的业务队列中是否存在接收地址处于非休眠状态的包含各种业务信息的数据帧的调度过程做举例说明。

图3中的slot_1表示接收节点为1的数据帧，图3中的slot_2表示接收节点为2的数据帧，图3中的slot_3表示接收节点为3的数据帧。在队列中最前面的3帧数据的接收节点为3，其后的2帧数据的接收节点为2，最后面的3帧数据的接收节点为1。如果在当前时隙，节点3处于侦听状态就直接发送前3帧数据帧，否则，判断在当前时隙，节点2是否处于侦听状态，如果是，就发送第4帧数据，如果不是，接着判断在当前时隙，节点1是否处于侦听状态，如果是就发送第6帧数据，否则结束本时隙的操作。

步骤6，获取拟发送的数据帧。

将业务队列中接收地址所对应的接收节点处于非休眠状态的第一个包含各种业务信息的数据帧，作为数据时隙拟发送的包含各种业务信息的数据帧；

步骤7，将最大休眠时间加入拟发送数据帧中。

将休眠时间表中休眠信息的最大值设定为最大休眠时间，将最大休眠时间作为数据信息，加入到业务队列中存在组播或广播帧的拟发送数据帧中。休眠时间表中的信息包括，当前队列所属节点的周围所有其他节点的休眠信息；所述休眠信息是指周围所有其他节点在当前队列所属节点的控制下，将会休眠的逻辑时隙数量；所述逻辑时隙是指，当前队列所属节点占用的数据时隙。

步骤8，初始化阈值。

将接收地址的遗漏避免阈值的大小，修改为接收地址的时间间隔表中数据的最大值，将接收地址的慢开始阈值的大小，修改为接收地址的时间间隔表中数据的平均值。时间间隔表是指，针对接收地址建立的仅存储10组数据帧时间间隔值数据的表格。

步骤9，判断接收地址的时间间隔表的第一个时间间隔值是否小于接收地址的休眠时间，若是，则执行步骤10，否则，判断接收地址的休眠时间是否大于接收地址的慢开始阈值，若是，执行步骤11，否则，执行步骤12。时间间隔表是指，针对接收地址建立的仅存储10组数据帧时间间隔值数据的表格。

步骤10，执行快恢复。

将接收地址的休眠时间的大小修改为接收地址的时间间隔表的第一个时间间隔值的一半，将接收地址的慢开始阈值的大小修改为接收地址的时间间隔表中数据的平均值，将接收地址的遗漏避免阈值的大小修改为接收地址的时间间隔表中数据的最大值后执行步骤13。时间间隔表是指，针对接收地址建立的仅存储10组数据帧时间间隔值数据的表格。

步骤11，执行慢开始。

判断接收地址的休眠时间是否为0，若是，将接收地址的休眠时间大小修改为1，否则，将接收地址的休眠时间大小修改为休眠时间的2倍，若接收地址的休眠时间的2倍大于接收地址的接收地址的慢开始阈值大小，将接收地址的休眠时间修改为接收地址的慢开始阈值，执行步骤13。

步骤12，执行遗漏避免。

将接收地址的休眠时间大小修改为接收地址的休眠时间加1后的值，若接收地址的休眠时间的加1大于接收地址的遗漏避免阈值，将接收地址的遗漏避免阈值设置为接收地址的休眠时间，执行步骤13。

参照图4，对慢开始、遗漏避免和快恢复过程做举例说明：

在图4中横坐标表示接收节点占用时隙的顺序编号，纵坐标表示对应时隙标号位置的休眠时间，在图4中threshold表示慢开始阈值，在图4中new threshold表示新的慢开始阈值，在图4中MST表示遗漏避免阈值，

在时隙1的位置执行慢开始初始化，休眠时间初始化为1，慢开始阈值和遗漏避免阈值根据最新存储的10组数据，依次初始化为12和24；在时隙5的位置之前，休眠时间均小于实际发送间隔，此过程执行慢开始过程，休眠时间呈现指数形式增长；在时隙5的位置，正常应该增长到16，在慢开始阈值的控制下，休眠时间维持在慢开始阈值的位置；从时隙1到时隙5的位置，整个过程执行慢开始操作。

从时隙6的位置，开始执行遗漏避免操作，休眠时间在每一次均进行加1操作；从时隙6到时隙10的位置，整个过程执行遗漏避免操作。

在时隙11的位置，假如了出现休眠时间大于实际发送间隔的情况，执行快恢复操作，休眠时间初始化为当前休眠时间的一半，休眠时间变为8，慢开始阈值和遗漏避免阈值根据最新存储的10组数据，依次初始化为10和24，由于休眠时间小于慢开始阈值，此后的时隙开始执行慢开始过程。

步骤13，发送数据帧。

将接收地址的休眠时间的信息加入拟发送数据帧和休眠时间表中，将业务队列中数据帧的发送信息加入到数据时隙需要发送的数据帧中，发送数据帧后执行步骤18。

业务队列中数据帧的发送信息包括，拟发送给不同接收地址信息以及其所对应的数量信息；所述的接收地址信息是指，根据业务队列中现有数据帧获取的接收地址信息，所述的数量信息是指，要发送给接收节点数据帧的数量。

休眠时间表中的信息包括，当前队列所属节点的周围所有其他节点的休眠信息；所述休眠信息是指周围所有其他节点在当前队列所属节点的控制下，将会休眠的逻辑时隙数量；所述逻辑时隙是指，当前队列所属节点占用的数据时隙。

参照图5，携带休眠信息的数据帧结构图，对本步骤所述发送的数据帧做一步的描述。

图5中的Frame head表示帧头信息，主要包含帧长度、类型、接收地址、发送地址等信息。

图5中的Slot_1表示下一时隙要发送数据的接收地址，图5中的Slot1_num表示需要发送给节点1的一组数据的数据帧数，这里的时隙指本节点数据时隙，不一定就是连续的时隙，图5中的Slot_2表示给节点1发送完数据的下一时隙要发送数据的接收地，图5中的Slot5_num表示需要发送给节点2的一组数据的数据帧数，图5中的Slot_3表示给节点2发送完数据的下一时隙要发送数据的接收地址，图5中的Slot3_num表示需要发送给节点3的一组数据的数据帧数。上述的节点1、节点2、节点3不是实际网络中节点的编号，而是代表队列中要发送数据帧的顺序。

图5中的Addition1表示休眠时间的信息。

图5中的Addition2表示最大休眠时间。

图5中的Body表示该数据帧包含的数据信息。

图5中的CRC表示冗余校验部分。

步骤14，判断业务队列中是否含有组播帧和广播帧中的一种，若是，则执行步骤15，否则，执行步骤18。

步骤15，发送组播广播控制帧。

将休眠时间表中休眠信息的最大值设定最大休眠时间，将最大休眠时间作为数据信息构造组播广播控制帧，发送组播广播控制帧后执行步骤18。

休眠时间表中的信息包括，当前队列所属节点的周围所有其他节点的休眠信息；所述休眠信息是指周围所有其他节点在当前队列所属节点的控制下，将会休眠的逻辑时隙数量；所述逻辑时隙是指，当前队列所属节点占用的数据时隙。

参照图6，组播广播控制帧结构图，对本步骤所述发送的组播广播控制帧做进一步描述。

图6中的Frame head表示帧头信息，主要包含帧长度、类型、接收地址、发送地址等信息。

图6中的Time_MAX表示最大休眠时间。

图6中的CRC表示冗余校验部分。

步骤16，确定当前进行时隙调度节点的休眠状态。

查找休眠时隙调度表当前时隙对应时隙位置的信息是否为休眠信息，若是，在当前时隙进行休眠后执行步骤18，否则，执行步骤17。休眠时隙调度表包含，各时隙的休眠、侦听和发送三种状态的调度信息。

步骤17，更新休眠时隙调度表。

对接收到的勤务帧，利用勤务帧休眠信息识别方法，更新休眠时隙调度表后执行步骤18。休眠时隙调度表包含，各时隙的休眠、侦听和发送三种状态的调度信息。

勤务帧休眠信息识别方法的具体步骤如下：

第一步，在休眠时隙调度表中，获取勤务帧的发送节点所占用的时隙位置，将当前时隙的下一个时隙的位置设置成初始位置；

第二步，从勤务帧的发送信息中提取第一组接收地址信息及接收地址对应的数量信息；

第三步，判断当前进行时隙调度节点的地址值是否等于该接收地址值，若是，将从初始位置开始一直到数量信息所对应的时隙位置均设定为非休眠状态，数量信息所对应的时隙位置设置成初始位置，否则，将从初始位置开始一直到数量信息所对应的时隙位置均设定为休眠状态，数量信息所对应的时隙位置设置成初始位置；

第四步，从勤务帧的发送信息中，提取之后一组接收地址信息及接收地址对应的数量信息；

第五步，判断所有发送信息是否处理完毕，若是，结束休眠时隙调度表的更新操作，否则，执行第三步。

对接收到的数据帧，利用数据帧休眠信息识别方法，更新休眠时隙调度表后执行步骤18。休眠时隙调度表包含，各时隙的休眠、侦听和发送三种状态的调度信息。

数据帧休眠信息识别方法的具体步骤如下：

第一步，在休眠时隙调度表中，获取数据帧的发送节点所占用的时隙位置，将当前时隙的下一个时隙的位置设置成初始位置；

第二步，从数据帧中提取休眠时间信息，将从初始位置开始一直到休眠时间所对应的时隙位置均设定为休眠状态，休眠时间所对应的时隙位置的下一个时隙设定为非休眠状态；

第三步，从数据帧的发送信息中提取第一组接收地址信息及接收地址对应的数量信息；

第四步，将当前时隙的下一个时隙的位置设置成初始位置；

第五步，判断当前进行时隙调度节点的地址值是否等于该接收地址值，若是，将从初始位置开始一直到数量信息所对应的时隙位置均设定为非休眠状态，数量信息所对应的时隙位置设置成初始位置，否者，将从初始位置开始一直到数量信息所对应的时隙位置均设定为休眠状态，数量信息所对应的时隙位置设置成初始位置；

第六步，从勤务帧的发送信息中，提取之后一组接收地址信息及接收地址对应的数量信息；

第七步，判断所有发送信息是否处理完毕，若是，则执行第八步，否则，执行第五步；

第八步，将当前时隙的下一个时隙的位置设置成初始位置，从数据帧中提取最大休眠时间信息，将最大休眠时间所对应的时隙位置的下一个时隙设定为非休眠状态。

对接收到的组播广播控制帧，利用组播广播控制帧休眠识别方法，更新休眠时隙调度表后执行步骤18。休眠时隙调度表包含，各时隙的休眠、侦听和发送三种状态的调度信息。

组播广播控制帧休眠识别方法的具体步骤如下：

第一步，在休眠时隙调度表中，获取组播广播控制帧的发送节点所占用的时隙位置，将当前时隙的下一个时隙的位置设置成初始位置；

第二步，从组播广播控制帧中提取最大休眠时间信息，将最大休眠时间所对应的时隙位置的下一个时隙设定为非休眠状态。

参照图7，侦听时隙表更新过程图，对时隙表的更新过程做举例说明。

图7中slot0表示节点0所占用的时隙，图7中slot1表示节点1所占用的时隙，图7中slot2表示节点2所占用的时隙，图7中slot3表示节点3所占用的时隙。

图7的(a)表示初始化的侦听时隙表，本地节点设定为节点0，将空闲时隙标记为休眠状态；本地节点所占用的时隙标记为发送状态状态；其他时隙标记为侦听状态。

在1时隙位置，假如收到节点1发送来的勤务帧，携带的休眠信息表明节点1在后面属于节点1的2个时隙，将会给节点3发送2帧数据。此时会将节点1的下2个时隙标记为休眠，更新后的侦听时隙表如图7的(b)。

在2时隙位置，假如收到节点2发送来的数据帧，携带的休眠信息表明节点2在后面属于节点2的2个时隙，将会给节点0发送2帧数据。属于节点2后面的2个时隙均会侦听，侦听时隙表不会变化，直到收到节点2信息的休眠信息，更新后的侦听时隙表如图7的(b)。

在3时隙位置，空白时隙休眠。

在4时隙位置，收到节点3发送过来的最后一帧数据，携带的休眠信息表明，本节点会在属于节点3的下1个时隙进行休眠。更新后的侦听时隙表如图7的(c)。

在5、6时隙位置，均处于休眠期，自然无消息接收和处理。

在7时隙位置，侦听节点2的数据帧。

在8时隙位置，休眠时隙。

在9时隙位置，收到节点2发送过来的最后一帧数据，携带的休眠信息表明，本节点会在属于节点2的下3个时隙进行休眠。更新后的侦听时隙表如图7的(d)。

步骤18，结束本时隙操作。

Claims (5)

1.一种自组织网络中基于TDMA协议的低功耗时隙调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)检测数据入队状态：

检测业务队列是否有数据帧到来，若是，则执行步骤(2)，否则，执行步骤(3)；

(2)记录数据帧到达时间间隔值：

(2a)将当前数据帧的接收地址值与上一帧数据帧的接收地址不相同的数据帧的当前时间间隔值，记录在接收地址的时间间隔表中；

所述的当前时间间隔值是指，本次接收地址的数据帧入队距离上次该接收地址的数据帧入队之间，其他接收地址的数据帧入队的数量；所述的时间间隔表是指，针对接收地址建立的仅存储10组数据帧时间间隔值数据的表格；

(2b)保留接收地址的时间间隔表中最新的10组时间间隔值数据，未满足10组时间间隔值时，保留所有数据值；

(2c)其他地址的当前时间间隔值加1后执行步骤(3)；

(3)判断当前时隙类型：

判断当前时隙是否为广播时隙，若是，则执行步骤(4)；否则，判断当前时隙是否为数据时隙，若是，休眠时间表所有非0数据全部进行减1操作后执行步骤(5)，否则，执行步骤(16)；

所述的休眠时间表中的信息包括，当前队列所属节点的周围所有其他节点的休眠信息；所述休眠信息是指周围所有其他节点在当前队列所属节点的控制下，将会休眠的逻辑时隙数量；所述逻辑时隙是指，当前队列所属节点占用的数据时隙；

(4)发送勤务帧：

将业务队列中数据帧的发送信息，加入到拟发送的含有同步信息的勤务帧中，发送拟发送含有同步信息的勤务帧后执行步骤(18)；

所述业务队列中数据帧的发送信息包括，拟发送给不同接收地址信息以及其所对应的数量信息；所述的数量信息是指，要发送给接收节点数据帧的数量；

(5)判断业务队列中是否存在接收地址处于非休眠状态的包含各种业务信息的数据帧，若是，执行步骤(6)，否则，执行步骤(14)；

(6)获取拟发送的数据帧：

将业务队列中接收地址所对应的接收节点处于非休眠状态的第一个包含各种业务信息的数据帧，作为数据时隙拟发送的包含各种业务信息的数据帧；

(7)将最大休眠时间加入拟发送数据帧中：

将休眠时间表中休眠信息的最大值设定为最大休眠时间，将最大休眠时间作为数据信息，加入到业务队列中存在组播或广播帧的拟发送数据帧中；

(8)初始化阈值：

将接收地址的遗漏避免阈值的大小，修改为接收地址的时间间隔表中数据的最大值，将接收地址的慢开始阈值的大小，修改为接收地址的时间间隔表中数据的平均值；

(9)判断接收地址的时间间隔表的第一个时间间隔值是否小于接收地址的休眠时间，若是，则执行步骤(10)，否则，判断接收地址的休眠时间是否大于接收地址的慢开始阈值，若是，执行步骤(11)，否则，执行步骤(12)；

(10)执行快恢复：

将接收地址的休眠时间的大小修改为接收地址的时间间隔表的第一个时间间隔值的一半，将接收地址的慢开始阈值的大小修改为接收地址的时间间隔表中数据的平均值，将接收地址的遗漏避免阈值的大小修改为接收地址的时间间隔表中数据的最大值后执行步骤(13)；

(11)执行慢开始：

判断接收地址的休眠时间是否为0，若是，将接收地址的休眠时间大小修改为1，否则，将接收地址的休眠时间大小修改为休眠时间的2倍，若接收地址的休眠时间的2倍大于接收地址的接收地址的慢开始阈值大小，将接收地址的休眠时间修改为接收地址的慢开始阈值，执行步骤(13)；

(12)执行遗漏避免：

将接收地址的休眠时间大小修改为接收地址的休眠时间加1后的值，若接收地址的休眠时间的加1大于接收地址的遗漏避免阈值，将接收地址的遗漏避免阈值设置为接收地址的休眠时间，执行步骤(13)；

(13)发送数据帧：

将接收地址的休眠时间的信息加入拟发送数据帧和休眠时间表中，将业务队列中数据帧的发送信息加入到数据时隙需要发送的数据帧中，发送数据帧后执行步骤(18)；

(14)判断业务队列中是否含有组播帧和广播帧中的一种，若是，则执行步骤(15)，否则，执行步骤(18)；

(15)发送组播广播控制帧：

将休眠时间表中休眠信息的最大值设定最大休眠时间，将最大休眠时间作为数据信息构造组播广播控制帧，发送组播广播控制帧后执行步骤(18)；

(16)确定当前进行时隙调度节点的休眠状态：

查找休眠时隙调度表当前时隙对应时隙位置的信息是否为休眠信息，若是，在当前时隙进行休眠后执行步骤(18)，否则，执行步骤(17)；

所述休眠时隙调度表包含，各时隙的休眠、侦听和发送三种状态的调度信息；

(17)更新休眠时隙调度表：

(17a)对接收到的勤务帧，利用勤务帧休眠信息识别方法，更新休眠时隙调度表后执行步骤(18)；

(17b)对接收到的数据帧，利用数据帧休眠信息识别方法，更新休眠时隙调度表后执行步骤(18)；

(17c)对接收到的组播广播控制帧，利用组播广播控制帧休眠识别方法，更新休眠时隙调度表后执行步骤(18)；

(18)结束本时隙操作。

2.根据权利要求1所述的自组织网络中基于TDMA协议的低功耗时隙调度方法，其特征在于，步骤(2b)中所述最新的10组时间间隔值数据是指，截止到记录当前数据间隔值的位置，在此之前依次记录的10组数据间隔值。

3.根据权利要求1所述的自组织网络中基于TDMA协议的低功耗时隙调度方法，其特征在于，步骤(17a)中所述勤务帧休眠信息识别方法的具体步骤如下：

第一步，在休眠时隙调度表中，获取勤务帧的发送节点所占用的时隙位置，将当前时隙的下一个时隙的位置设置成初始位置；

第二步，从勤务帧的发送信息中提取第一组接收地址信息及接收地址对应的数量信息；

第三步，判断当前进行时隙调度节点的地址值是否等于该接收地址值，若是，将从初始位置开始一直到数量信息所对应的时隙位置均设定为非休眠状态，数量信息所对应的时隙位置设置成初始位置，否则，将从初始位置开始一直到数量信息所对应的时隙位置均设定为休眠状态，数量信息所对应的时隙位置设置成初始位置；

第四步，从勤务帧的发送信息中，提取之后一组接收地址信息及接收地址对应的数量信息；

第五步，判断所有发送信息是否处理完毕，若是，结束休眠时隙调度表的更新操作，否则，执行第三步。

4.根据权利要求1所述的自组织网络中基于TDMA协议的低功耗时隙调度方法，其特征在于，步骤(17b)中所述数据帧休眠信息识别方法的具体步骤如下：

第一步，在休眠时隙调度表中，获取数据帧的发送节点所占用的时隙位置，将当前时隙的下一个时隙的位置设置成初始位置；

第二步，从数据帧中提取休眠时间信息，将从初始位置开始一直到休眠时间所对应的时隙位置均设定为休眠状态，休眠时间所对应的时隙位置的下一个时隙设定为非休眠状态；

第三步，从数据帧的发送信息中提取第一组接收地址信息及接收地址对应的数量信息；

第四步，将当前时隙的下一个时隙的位置设置成初始位置；

第五步，判断当前进行时隙调度节点的地址值是否等于该接收地址值，若是，将从初始位置开始一直到数量信息所对应的时隙位置均设定为非休眠状态，数量信息所对应的时隙位置设置成初始位置，否者，将从初始位置开始一直到数量信息所对应的时隙位置均设定为休眠状态，数量信息所对应的时隙位置设置成初始位置；

第六步，从勤务帧的发送信息中，提取之后一组接收地址信息及接收地址对应的数量信息；

第七步，判断所有发送信息是否处理完毕，若是，则执行第八步，否则，执行第五步；

第八步，将当前时隙的下一个时隙的位置设置成初始位置，从数据帧中提取最大休眠时间信息，将最大休眠时间所对应的时隙位置的下一个时隙设定为非休眠状态。

5.根据权利要求1所述的自组织网络中基于TDMA协议的低功耗时隙调度方法，其特征在于，步骤(17c)中所述组播广播控制帧休眠识别方法的具体步骤如下：

第一步，在休眠时隙调度表中，获取组播广播控制帧的发送节点所占用的时隙位置，将当前时隙的下一个时隙的位置设置成初始位置；

第二步，从组播广播控制帧中提取最大休眠时间信息，将最大休眠时间所对应的时隙位置的下一个时隙设定为非休眠状态。