CN110493798A - 大规模监测传感网raw重分组实现及周期性传输分组方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法，具体包括两个部分，(1)基于Gold序列的在线不断联RAW重分组实现；在节点与AP的关联阶段，AP为每个关联的节点分配一个单独的Gold序列，AP在信标中通过复合序列传输RAW分组信息，避免了AID重分配所带来的开销和重关联时间，实现将AID不连续的节点分到同一个RAW组内；(2)RAW分组；针对大规模安全监测传感网周期性数据，设计了一种减小碰撞概率的RAW重分组算法，通过三次分组解决原RAW机制存在的组间负载不平衡问题，实现对大规模安全监测传感网周期性数据进行RAW分组，减小随机分组引起的碰撞，提升802.11ah网络性能。

Description

大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法
技术领域
本发明涉及无线通信协议领域，尤其涉及大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法。
背景技术
《中国制造2025》规划为现代化工业描绘出清晰的路线，推进了信息化和工业化的融合。在此背景下，实现工业生产中的信息化，对生产过程进行安全监测尤为重要。为了保障工业生产能安全、智能、有序、高效的运作，需要对生产环境、过程、状态等进行必要的监测，比如生产环境有害气体浓度、生产设备的温度等。在工业安全监测系统中，存在着大量的传感器节点，通过无线监测传感网承载这些传感数据的传输。
目前工业生产中的无线监测传感网虽然初具规模，但是在无线通信技术上还存在着不少缺陷。比如常用传统的WiFi技术，虽然能提供较高的传输速率，但因其工作在较高频段，穿透能力差，复杂环境中的传输距离较短，允许接入的节点数量较少，且能耗比较高。Zigbee技术相较于传统WiFi可接入的设备数明显增多，且具有低复杂度、低能耗、低成本等优势，但其覆盖范围也不到100m，传输速率较低，通常在250kbps以下。蓝牙技术虽然能提供1Mbps左右的传输速率，但是受传输距离的限制。以上一些现有的无线通信技术难以满足现代化工业生产对无线监测传感网传输速率、覆盖范围、网络容量、能耗等要求。
2016年12月，IEEE发布的802.11ah协议满足了工业生产安全监测现场中对无线通信技术的需求。该标准采用900MHz频段，较传统2.4GHz和5Ghz的WiFi协议，有良好的穿透能力，更广的通信范围(理论可达1km)。此外，该标准支持最大8191的设备接入数，150kbps到78Mbps的传输速率选择，且功耗小，适用于安全监测传感网中各种传感器的接入部署。适用于工业无线传感网络对传输范围、功耗、网络容量、传输速率等要求，可以在工业生产复杂环境的监测与预警系统中起到关键作用。
IEEE 802.11ah标准在MAC层引入了RAW(Restricted Access Window)机制，将信道时间分为多个时间窗口(RAW)，每个窗口只允许一部分节点接入使用信道，其余节点保持缄默，可以减小大规模节点接入带来的碰撞问题。然而，现有标准未充分发挥RAW分组性能优势。
首先，标准内的RAW机制分组方式采用的分组方案，只能将AID(Association ID)连续的节点分为一个RAW组。即在节点与接入点AP(Access Point)关联阶段，依据关联的先后顺序，AP依次为每个关联的节点分配连续AID。然后设置每个RAW组的起始节点AID和终止节点AID，在这两个AID内的所有节点(包括起始和终止节点AID)分为一个RAW组。这种方式没有考虑到RAW组间负载情况，使得流量负载集中在某些RAW中，造成节点碰撞加剧，而在另一些RAW内负载较小，信道利用率低，从而降低网络整体性能。其次，在网络运行过程中，可能因为一些突发事件影响网络性能，如某些节点采样率改变导致部分RAW组负载发生变化；有节点加入或退出网络引起网络拓扑改变进而影响RAW分组。此时原分组方案不适用于当前网络情况。
为了解决上述问题，需要对RAW重新分组。RAW重分组将涉及到把不连续AID的节点分在一个RAW组内，现有标准对并不能实现此任务。一个可行的方案是采用AID重分配方式。该方法需要AP在缓存中建立的MAC地址与AID的映射表，然后所有节点解除与AP的关联，再根据建立的映射表进行重新关联。需要花费更多的时间用于关联，在节点数目多时造成的额外开销大。并且在网络运行的过程中进行AID重分配，会造成在这段重分配处理时间内节点产生的所有数据包被丢弃，严重影响网络的有效性和可靠性。因此，需要有一种在线不断联的RAW重分组实现方法。
在大规模安全监测传感网中，有不同类型传感器周期性采集数据上传，如温湿度传感器、有害气体浓度传感器、压力传感器等，不同传感器的采样率不同。在采用802.11ah组网时，现有协议标准只能将节点随机进行RAW分组，且分组数目和持续时间由初始设定，无法根据传感节点类型不同来调整RAW分组配置，容易出现传输性能不佳问题。例如，将传输时间重叠的节点分在一个RAW内造成数据传输碰撞；将较多采样率高的节点划分为同一RAW导致一些节点的数据包由于RAW持续时间不足无法传输；在持续时间较长RAW的负载不足使得信道资源浪费等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法。该方法分为两个部分，首先，针对依赖节点AID连续性的初始分组未考虑组内负载情况，和突发事件造成原分组方案传输性能降低问题，本发明提供了一种基于Gold序列的在线不断联RAW重分组实现方法；其次，在大规模安全监测传感网中周期性数据传输场景中，针对现有标准无法根据传感节点类型不同来调整RAW分组配置问题，本发明提供了一种RAW分组方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案
大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法，包含检测设备、网关和由多个节点构成的无线传感器网络，具体包括两个部分，
(1)基于Gold序列的在线不断联RAW重分组实现；
步骤1.1，将所有监测节点与AP关联，AP为其分配AID和Gold地址；
步骤1.2，AP按每个RAW的起始AID和结束AID为节点设置初始RAW分组；
步骤1.3，节点按初始RAW分组安排传输采样数据包；
步骤1.4，AP采用Gold分组复合码将节点重分组；
(2)周期性数据传输RAW分组；
步骤2.1，AP手机周期T内每个数据包预计占用信道时间；
步骤2.2，计算相邻两个数据包的传输间隔Δi；
步骤2.3，根据Δi确定RAW分组持续时间并进行第一次分组；
步骤2.4，查询未分配碰撞包的RAW组并进行第二次分组；
步骤2.5，按此时RAW组剩余空闲时间大小进行第三次分组；
步骤2.6，按此时碰撞栈中仍存在的数据包丢弃；
步骤2.7，AP配置信标中RAW信息并传输信标。
作为本发明大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法的进一步优选方案，所述步骤1.1-步骤1.4具体如下：
在节点与AP的关联阶段，在AID请求帧中加入Gold地址码请求；AP在接收到节点得AID请求帧后，在AID回复帧中扩展出相应的位数承载节点请求的Gold地址码；节点在收到分配的AID和Gold地址码后存储用于后续的分组；
在分组阶段，AP将分为一个RAW组节点的Gold地址码相叠加构成Gold分组复合码，由信标中的RPS携带所有RAW分组信息，广播给所有节点；其中，在RPS帧中包含多个RAW配置子字段，表示多个RAW的分组信息，每个RAW包含一个Gold分组复合码；
设AP已关联n个节点，每个节点对应的Gold序列为{g1,g2,…,gn}，则AP在信标中广播的第j个RAW分组信息复合码可表示为：
其中，Ci表示节点i是否被分配在该RAW内，若i节点被分配在该RAW内，Ci＝1；否则，Ci＝0；
在接收阶段，节点i将关联阶段AP分配的Gold序列gi与信标中的分组复合码转化为双极性码，进行内积，即：
其中，P为归一化内积值，
把归一化内积值P与相关函数门限相比较，若则节点i被分配在第j个RAW内，其中
计算每个RAW的到达时间，也就是组内节点争用信道的时间。在这段时间内，RAW组内的节点可竞争信道发送监测数据包。
作为本发明大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法的进一步优选方案，基于Gold序列的RAW分组方法在MAC层协议帧格式中的实现过程如下：
在监测节点关联AP节点阶段分配给已关联的节点，对协议MAC层作出的帧修改，包括对AID请求帧字段、AID回复帧字段、RAW配置帧子字段的修改；
在AID请求帧中加入Gold序列请求；
AP在接收到节点得AID请求帧后，在AID回复帧中扩展出相应的位数承载节点请求的Gold地址码；
节点在收到地址码后存储用于后续的分组；
在分组阶段，AP广播携带分组信息的RPS(RAWParameter Set)，在RPS帧中包含多个RAW配置子字段，表示多个RAW的分组信息，其中每个RAW包含一个Gold复合序列，指明哪些节点分配在该RAW内；其中，每个RAW内最大可包含STA数为2k个，则Gold复合序列的长度为(2n+1)*k位。
作为本发明大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法的进一步优选方案，步骤2.3所述的RAW分组方法第一次分组过程，具体如下：
在一个周期T内，假设AP接收到来自传感节点的N个数据包，并通过先验信息已知每个包的发包时间则其传输结束时间其中tx表示一个数据包在无竞争状态下的固定传输时延，考虑安全监测传感网中的各种传感数据包大小相同，即每个数据包在无竞争状态下的传输时延相同；
把所有数据包的预计占用信道时间投影到AP的时间轴上，计算第i个数据包和第(i+1)个数据包之间预计信道占用时间间隔，即相邻数据包的空闲间隔，表示为：
其中，tp为保护间隔，根据Δi的大小进行RAW分组，分组规则表示为：
若Δi＜0，则表明数据包(i+1)和i发生碰撞，数据包i即时传输数据包，数据包(i+1)为碰撞包，将数据包(i+1)放入碰撞栈(CollidedPacket，CP)中，等待后续安排，而数据包i被允许即时传输；若0≤Δi＜1，则表明数据包(i+1)和i之间间隔太小不足以安排一个数据包的传输，此时把数据包(i+1)和i放入同一个RAW内传输，保证两个数据包都能即时传输；若Δi≥1，表明数据包(i+1)和i之间间隔足以容纳一个数据包的传输，先以作为上一个RAW组的结束时刻，结束上一个RAW分组窗口，同时以作为下一个RAW的开始时刻。此时检查CP栈中是否有数据包待发送，若是，则按先入后出的原则弹出一个数据包放入上一个RAW组内，该碰撞包于上一个RAW开始时使用信道，不会与即时传输数据包时间重叠，RAW第一次分组过程是依据在数据包后是否有空闲间隔来划分RAW窗口的持续时间，对即时传输数据包进行分组，并把一部分碰撞包按照最小时延进行分组。
作为本发明大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法的进一步优选方案，步骤2.4所述的RAW分组方法第二次分组过程，具体如下：
查询是否有RAW组的空闲时间未分配碰撞包，若有，则从CP栈中依次弹出碰撞包分配给这些RAW组；若无，则结束第二次分组；所有RAW的空闲时间内已经分配好了一个碰撞包，第二次分组过程完成。
作为本发明大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法的进一步优选方案，步骤2.5所述的RAW分组方法第三次分组过程，具体如下：根据预计信道传输时间去计算每个RAW此时的可用空闲时间(Δi-1)，RAW组按可用空闲时间大小降序排序，依次从CP栈中随机获取碰撞包并安排分组，直到CP栈中的碰撞数据包已分配完成。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明将802.11ah应用于工业生产安全监测传感网场景中，相比于传统无线传感网，可为节点提供多种传输速率选择，增加了网络的接入节点容量和覆盖范围，降低了节点的能耗，且穿透性强，适用于复杂的工业安全生产场景。
2、本发明在工业生产安全监测传感网中采用了RAW节点分组机制，将信道时间分为多个RAW组，每个RAW组仅允许特定一组节点接入，不属于该RAW组的节点不允许接入信道。与传统的接入方式相比，该方式通过分组减小了竞争节点的数量，降低了大规模节点带来的碰撞。
3、本发明设计的大规模安全监测传感网RAW重分组实现及周期性数据传输分组方法，涉及一种基于Gold序列的RAW重分组实现方法，将设计的127位Gold序列作为地址码分配给每个节点，采用Gold复合序列携带RAW分组信息，实现非连续AID节点的灵活分组，解决了现有标准RAW机制分组依赖节点AID连续性的初始分组未考虑组内负载情况，和突发事件造成原分组方案传输性能降低问题。同时该方法采用在线不断联的方式，降低了AID重分配所造成的开销和数据包漏传的情况。
4、本发明设计的大规模安全监测传感网RAW重分组实现及周期性数据传输分组方法，涉及一种RAW分组方法，通过三次分组，平衡了网络负载，减小了大规模节点间的碰撞，解决了现有标准无法根据传感节点类型不同来调整RAW分组配置问题，将传输时间重叠的节点分散到各个RAW组内，避免了数据传输碰撞；将采样率高的节点划分到多个RAW组，避免了一些节点的数据包由于RAW持续时间不足无法传输；根据RAW持续时间来分配负载，使得信道利用率更高；与原RAW机制相比，提高了网络吞吐量，降低了时延和丢包率。
附图说明
图1是图1为本发明的系统模型；
图2为本发明的系统操作流程图；
图3为本发明中Gold序列发生器原理图；
图4为本发明中AID请求字段帧格式图；
图5为本发明中AID回复字段帧格式图；
图6为本发明中RAW配置子字段帧格式图；
图7为本发明中基于Gold序列的RAW分组过程示意图；
图8为本发明中RAW重分组流程图；
图9为本发明中RAW三次分组原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
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，所描述的实施例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做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。
如图1所示，本发明所适用的系统模型，是由大规模安全监测传感节点、AP接入点、网关、监控设备组成的安全监测传感网。传感网中存在不同类型的传感节点(图中S1、S2、S3)，如有害气体浓度传感节点、温湿度传感节点、压力传感节点等，每类传感节点的采样间隔不同，周期性的向AP节点发送采样数据包，由AP汇聚该区域内节点的采样数据包，通过网关传送给后端的监控设备。节点采用IEEE 802.11ah协议组网，并通过RAW机制管理信道资源。RAW将所有传感节点划分为多个组，分别竞争使用信道。AP周期性广播携带分组信息(RAWParameter Set，RPS)的信标，传感节点此时醒来接收信标信息，查看AP是否为其安排分组，如果已安排RAW分组，节点通过RPS内的信息计算为其安排的RAW分组时间，等待已分配的RAW到来；如果未被分组，则在该信标间隔内，节点始终保持睡眠状态。
本发明的一个实施例如图2所示，为系统操作流程图，包括如下步骤：
步骤S201，所有设备上电后，节点请求与AP关联，并请求分配关联标识符AID和Gold地址码。AP接收到请求后，按照接收请求的顺序为节点分配AID和Gold地址码。
步骤S202，AP进行初始RAW分组，按照初始预设每个RAW的起始AID和结束AID，将它们之间(包括起始AID和结束AID)的节点分为一个RAW组，并通过信标帧广播给每个节点。
步骤S203，节点接收信标帧，并按照信标中的分组信息确认所在的RAW，并计算争用信道的时间，在该时间内传输采样数据包。
步骤S204，由于检测到初始RAW分组性能不佳，或者发生突发事件(如节点采样率改变等)，AP对所有节点RAW重分组，并采用Gold分组复合码携带RAW重分组信息，通过信标广播给所有节点。
步骤S205，节点接收信标帧，并通过信标中的Gold分组复合码和自身Gold地址码，确认所在的RAW，并计算争用信道的时间，在该时间内传输采样数据包。
如图3所示，给出了Gold序列发生器，包括两个m序列发生器和同步时钟。Gold序列是m序列的复合码，它由两个码长相等、码时钟速率相同的m序列优选对模二和构成。为了支持802.11ah网络中单AP对8000多个节点的寻址能力，本文采用7阶的m序列本原多项式所构成的90个m序列优选对，产生共11610个127位的Gold序列，因为Gold序列有良好的自相关和互相关特性。因此，可以作为地址码分配为给802.11ah网络中的节点，且每个节点能正确解码出RAW的分组信息。由于RAW分组信息由Gold复合序列来携带，使得AID非连续的节点能实现灵活分组。
进一步的，图4、图5、图6为实现基于Gold序列的RAW重分组方法，在协议MAC层作出的帧修改方法，包括对AID请求帧字段、AID回复帧字段、RAW配置帧子字段的修改。
图4为STA发出的AID请求字段帧格式，包括元素ID、长度、AID请求模式三个强制字段和AID请求间隔、对等节点地址、服务特征、组地址四个可选字段，对AID请求模式子字段进行修改，该子字段共有8位，把保留位B6、B7置1，表示节点请求分配Gold序列。
图5为AP回复的AID回复字段帧格式，原协议的回复字段共7个字节，包含元素ID、长度、AID、AID切换计数、AID响应时间五个子字段。当AP接收到STA请求分配Gold序列后，扩展16字节的Gold序列子字段，用于携带AP为STA分配的Gold序列。STA接收到回复帧后，将该专有的Gold序列储存在本地。
图6为AP在信标中传输的RPS帧内的一个RAW配置子字段帧格式，包括RAW控制、RAW时隙定义、RAW开始时间、RAW组、信道指示、周期性操作参数子字段，对RAW控制子字段进行修改，使用原RAW未使用的标志位，将其中“RAW类型”字段两个数据位和“RAW类型选项”字段两个数据位置1，表示采用Gold复合序列表示分组信息，此时，将“RAW组”字段位数扩展。其中“页索引”占两位，表示节点所属的页，扩展的“复合序列”用于承载该RAW分组信息的复合序列。
图7为基于Gold序列的RAW分组过程示意图。首先在所有设备开始运作后，节点向AP发送关联请求帧，请求分配节点单独的AID和Gold序列；AP收到请求后，若允许关联，则响应请求，给请求节点发送AID和Gold地址码；节点收到AP的回复帧后，将帧中的AID和Gold地址码存储在本地，以完成后续的分组操作。在待监测区域所有节点关联完毕后，开始为节点RAW分组。在得到RAW分组信息后(即已知了哪些节点分在哪个RAW组)，计算Gold分组复合码，然后通过RPS携带每个RAW的Gold分组复合码，广播给所有节点；节点将收到的Gold复合序列和关联阶段存储的Gold序列相内积，与相关函数阈值相比较，判断自己所属的RAW组，然后计算争用信道的时间，发送监测数据包。
作为一个实例，节点1发送关联请求，AP在回复帧中为其分配127位Gold地址码为000111…0101，同理，AP在接收到节点2的关联请求后，为其分配127位Gold地址码为110001…0110。假设将节点1和2分为一个RAW组，则AP在“RAW组”字段表示的Gold分组复合码为110112…0211。RAW组内的节点1在接收到RPS中的分组信息后，将自身的Gold地址码和RPS中的Gold分组复合码变为双极性码，即-1-1-1111…-11-11和00-2002…-2200，将两个码归一化内积值与相关函数门限值比较，大于门限值，即节点1分配在该RAW组内。
所述的RAW分组方法在AP端的具体实施流程如图8所示，具体包括如下步骤：
首先AP通过信息已知在一个周期T内每个包的发包时间，加上一个无竞争状态下的固定传输间隔，即可得到周期内每个数据包预计占用信道时间。
进一步地，执行步骤S802，把所有数据包的预计占用信道时间投影到AP的时间轴上。计算相邻两个数据包之间预计信道占用时间间隔Δi。
进一步地，执行步骤S803，根据Δi确定每个RAW分组持续时间，具体方法参考技术路线。确定RAW分组后，进行第一次分组：安排RAW组内的即时传输数据包，然后查询碰撞栈中是否有碰撞包，若有，则从碰撞栈中弹出一个碰撞包，分配到RAW组内。即完成第一次分组。
进一步地，执行步骤S804，检查碰撞栈中是否有碰撞包，若有，开始第二次分组。查询未分配碰撞包的RAW组，依次从碰撞栈中弹出一个碰撞包分配到未分配碰撞包的RAW组内，直到碰撞栈中无碰撞包，或者每个RAW组已分配了一个碰撞包，即完成第二次分组。
进一步地，执行步骤S805，检查碰撞栈中是否有碰撞包，若有，开始第三次分组。按此时查找有剩余空闲时间的RAW组，并按剩余空闲时间大小排序。从碰撞栈中随机弹出一个碰撞包，依次分配给有空闲时间的RAW组，直到RAW空闲时间用完，或者碰撞栈中无碰撞包。即完成第三次分组。
进一步地，执行步骤S806，此时信道已经接近饱和，将碰撞栈中仍存在的碰撞包丢弃。
进一步地，执行步骤S807，AP按照上述的RAW分组信息配置信标中Gold分组复合码和其他配置信息，安排广播信标帧。
作为一种实施实例，图9给出了RAW重分组方法实施方案。
图9为RAW三次分组实例。AP收集一个周期内所有数据包预计占用信道时间，并把它们投影到AP的时间轴上，计算相邻两个数据包的信道占用时间间隔，如图8所示，数据包1和数据包2的间隔小于0，表明数据包1和2碰撞，此时数据包1为即时传输数据包，数据包2为碰撞包，将数据包2压入碰撞栈。然后计算数据包1和3的间隔大于1，此时将数据包1的结束时刻作为RAW1的结束时刻，也是RAW2的开始时刻，并把碰撞栈中的数据包2安排到RAW2中，然后计算数据包3和4的间隔。当计算数据包5和6的间隔大于0，小于1，此时空闲时间不足以安排一个数据包传输，则将数据包5和6分在同一个RAW组内。按照这种方法划分各个RAW组，并安排即时传输数据包和一部分碰撞包到RAW组内。
在第一次RAW分组之后，此时有的RAW组有碰撞包(如RAW2、RAW3、RAW6)，有的RAW组无碰撞包(如RAW1、RAW4、RAW5)，其中RAW1和RAW5的空闲时间不足以安排一个数据包传输，而RAW4的空闲时间可以安排数据包传输，此时，假设监测到碰撞栈栈顶中有数据包m，将数据包m弹出，安排到RAW4内。按照这种方式，完成第二次分组后，每个RAW组内至多含有一个碰撞包，并且它在RAW开始时使用信道。
RAW第三次分组是在完成第二次分组后，检测到碰撞栈中含有碰撞包，即开始下一轮分组，将RAW按照此时剩余的空闲间隔排序，此时只针对空闲间隔大于1的RAW(如RAW2)，将从碰撞栈中随机选出一个碰撞包n，分配到RAW2内。按照这种方法，直到所有RAW内的剩余空闲间隔用完，或者碰撞栈中无碰撞包，即完成第三次分组。
第三次分组完成后，如果检测到碰撞栈中仍存在碰撞包，则将碰撞栈中所有碰撞包丢弃。

Claims (6)

1.大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法，包含检测设备、网关和由多个节点构成的无线传感器网络，其特征在于：具体包括两个部分，
(1)基于Gold序列的在线不断联RAW重分组实现；
步骤1.1，将所有监测节点与AP关联，AP为其分配AID和Gold地址；
步骤1.2，AP按每个RAW的起始AID和结束AID为节点设置初始RAW分组；
步骤1.3，节点按初始RAW分组安排传输采样数据包；
步骤1.4，AP采用Gold分组复合码将节点重分组；
(2)周期性数据传输RAW分组；
步骤2.1，AP手机周期T内每个数据包预计占用信道时间；
步骤2.2，计算相邻两个数据包的传输间隔Δi；
步骤2.3，根据Δi确定RAW分组持续时间并进行第一次分组；
步骤2.4，查询未分配碰撞包的RAW组并进行第二次分组；
步骤2.5，按此时RAW组剩余空闲时间大小进行第三次分组；
步骤2.6，按此时碰撞栈中仍存在的数据包丢弃；
步骤2.7，AP配置信标中RAW信息并传输信标。
2.根据权利要求1所述的大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法，其特征在于：所述步骤1.1-步骤1.4具体如下：
在节点与AP的关联阶段，在AID请求帧中加入Gold地址码请求；AP在接收到节点得AID请求帧后，在AID回复帧中扩展出相应的位数承载节点请求的Gold地址码；节点在收到分配的AID和Gold地址码后存储用于后续的分组；
在分组阶段，AP将分为一个RAW组节点的Gold地址码相叠加构成Gold分组复合码，由信标中的RPS携带所有RAW分组信息，广播给所有节点；其中，在RPS帧中包含多个RAW配置子字段，表示多个RAW的分组信息，每个RAW包含一个Gold分组复合码；
设AP已关联n个节点，每个节点对应的Gold序列为{g1,g2,…,gn}，则AP在信标中广播的第j个RAW分组信息复合码可表示为：
其中，Ci表示节点i是否被分配在该RAW内，若i节点被分配在该RAW内，Ci＝1；否则，Ci＝0；
在接收阶段，节点i将关联阶段AP分配的Gold序列gi与信标中的分组复合码转化为双极性码，进行内积，即：
其中，P为归一化内积值，
把归一化内积值P与相关函数门限相比较，若则节点i被分配在第j个RAW内，其中
计算每个RAW的到达时间，也就是组内节点争用信道的时间。在这段时间内，RAW组内的节点可竞争信道发送监测数据包。
3.根据权利要求1所述的大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法，其特征在于：基于Gold序列的RAW分组方法在MAC层协议帧格式中的实现过程如下：
在监测节点关联AP节点阶段分配给已关联的节点，对协议MAC层作出的帧修改，包括对AID请求帧字段、AID回复帧字段、RAW配置帧子字段的修改；
在AID请求帧中加入Gold序列请求；
AP在接收到节点得AID请求帧后，在AID回复帧中扩展出相应的位数承载节点请求的Gold地址码；
节点在收到地址码后存储用于后续的分组；
在分组阶段，AP广播携带分组信息的RPS(RAW Parameter Set)，在RPS帧中包含多个RAW配置子字段，表示多个RAW的分组信息，其中每个RAW包含一个Gold复合序列，指明哪些节点分配在该RAW内；其中，每个RAW内最大可包含STA数为2k个，则Gold复合序列的长度为(2n+1)*k位。
4.根据权利要求1所述的大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法，其特征在于：步骤2.3所述的RAW分组方法第一次分组过程，具体如下：
在一个周期T内，假设AP接收到来自传感节点的N个数据包，并通过先验信息已知每个包的发包时间则其传输结束时间其中tx表示一个数据包在无竞争状态下的固定传输时延，考虑安全监测传感网中的各种传感数据包大小相同，即每个数据包在无竞争状态下的传输时延相同；
把所有数据包的预计占用信道时间投影到AP的时间轴上，计算第i个数据包和第(i+1)个数据包之间预计信道占用时间间隔，即相邻数据包的空闲间隔，表示为：
其中，tp为保护间隔，根据Δi的大小进行RAW分组，分组规则表示为：
若Δi＜0，则表明数据包(i+1)和i发生碰撞，数据包i即时传输数据包，数据包(i+1)为碰撞包，将数据包(i+1)放入碰撞栈(Collided Packet，CP)中，等待后续安排，而数据包i被允许即时传输；若0≤Δi＜1，则表明数据包(i+1)和i之间间隔太小不足以安排一个数据包的传输，此时把数据包(i+1)和i放入同一个RAW内传输，保证两个数据包都能即时传输；若Δi≥1，表明数据包(i+1)和i之间间隔足以容纳一个数据包的传输，先以作为上一个RAW组的结束时刻，结束上一个RAW分组窗口，同时以作为下一个RAW的开始时刻。此时检查CP栈中是否有数据包待发送，若是，则按先入后出的原则弹出一个数据包放入上一个RAW组内，该碰撞包于上一个RAW开始时使用信道，不会与即时传输数据包时间重叠，RAW第一次分组过程是依据在数据包后是否有空闲间隔来划分RAW窗口的持续时间，对即时传输数据包进行分组，并把一部分碰撞包按照最小时延进行分组。
5.根据权利要求1所述的大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法，其特征在于：步骤2.4所述的RAW分组方法第二次分组过程，具体如下：
查询是否有RAW组的空闲时间未分配碰撞包，若有，则从CP栈中依次弹出碰撞包分配给这些RAW组；若无，则结束第二次分组；所有RAW的空闲时间内已经分配好了一个碰撞包，第二次分组过程完成。
6.根据权利要求1所述的大规模监测传感网RAW重分组实现及周期性传输分组方法，其特征在于：步骤2.5所述的RAW分组方法第三次分组过程，具体如下：根据预计信道传输时间去计算每个RAW此时的可用空闲时间(Δi-1)，RAW组按可用空闲时间大小降序排序，依次从CP栈中随机获取碰撞包并安排分组，直到CP栈中的碰撞数据包已分配完成。
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