CN102594495B - 基于无线多媒体传感器网络edca机制的动态bi设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于无线多媒体传感器网络EDCA机制的动态BI设计方法，它运用于无线多媒体传感器网络，充分利用不同数据通信流的特性，针对不同类型数据设计相应的BI，一方面使得高优先级通信流，如音频、视频流等对时间敏感的通信流，可以减少和低优先级通信流竞争信道时的碰撞，并获得较多的接入信道的机会，从而有效减少因碰撞而损失的能量，降低了网络功耗，同时在进入信道后使用TXOP机制进行数据的连续传输，从而较大的提高了网络吞吐率，并有效降低了网络时延，另一方面使得低优先级通信流，例如E-mail等对时间不敏感的通信流，通过增大传输这些通信流节点的休眠时间，可以有效降低网络功耗，同时又不会影响用户体验度。而且，低优先级通信流本身的数据量不大，因此对网络吞吐率和时延影响不大。

Description

基于无线多媒体传感器网络EDCA机制的动态BI设计方法

技术领域

本发明涉及无线多媒体传感器网络的技术领域，具体涉及一种运作在无线多媒体传感器网络中给予EDCA机制的动态BI设计方法。

背景技术

无线多媒体传感器网络(Wireless Multimedia Sensor Networks，WMSNs)作为一种新型的衍生网络，逐渐成为了现代社会中一种重要的新技术。最近几年，很多科学家加大了对无线多媒体传感器网络的关注和研究力度。

随着硬件技术的飞速发展及其微型化趋势，无线多媒体传感器网络的传感器节点可以装备COMS摄像机，麦克风和其它许多种类的传感器。这使得无线多媒体传感器网络可以在一个更综合、复杂的监控环境中获得各个方面的精细、准确的信息数据。它们可以获取周围环境的各种媒介信息，同时在多媒体信息获取和处理中表现出优异的性能。例如，单个传感器设备可以装备音频采集设备和视频采集设备。这不仅可以加强现有传感器网络的应用，同时可以获得多种新型的应用，例如多媒体监控传感器网络，高级健康护理，工业工序控制等等。

然而，无线多媒体传感器网络是对能量敏感的网络，这是因为在无线多媒体传感器网络中，各种传感器节点都是采用电池供电。同时，由于无线多媒体传感器网络很多时候传输的是视频和音频数据，这对能量的消耗比较大。因此，降低无线多媒体传感器网络的功耗迫在眉睫。但是，使用一般的无线传感器网络降低功耗的方案并不适合无线多媒体传感器网络，这有可能会导致网络时延的增大，使得网络吞吐率严重下降，因为多媒体数据是对时延敏感的数据。这就提出了在降低网络系统功耗的同时，保障网络传输能力的要求，即在提供QoS保障的情况下，降低系统功耗。

在IEEE 802.11e标准中提出了支持QoS保障的EDCA和HCCA机制，这使得在无线多媒体传感器网络使用IEEE 802.11e协议可以有效的保障音频、视频等多媒体数据流的传输。同时，考虑到系统能耗的问题，IEEE 802.11e标准中提出了基于两种不同机制的节能方法。一种是基于EDCA机制的U-APSD方案和S-APSD方案，另一种是基于HCCA的S-APSD方案。同时IEEE802.11无线网络有两种不同的组网模式，其中一种是Ad-hoc模式的无线局域网络(Ad-hoc WLAN)，另一种为基础设施模式的无线局域网络(InfrastructureWLAN)。在Ad-hoc网络中，节点间可以直接进行通信，而无需通过AP转发。因为这种类型的网络不是事先规划好的，而是只有在需要的时候才安排的。

图1为在Ad-hoc模式的无线局域网中U-APSD模式的运行示意图。其中，每个节点会在同一时周期性的唤醒，并保持一段时间的处于唤醒状态，这段时间我们称之为ATIM窗口。为了保持各个节点之间同步工作，在每一个ATIM窗口中开始时刻，每个节点都会和其它发送节点竞争发送信标帧(BeaconFrame)，其中第一个成功传输了信标帧的节点将会抑制其它节点发送信标帧。在发送完信标帧之后，如果有节点需要发送数据，则节点必须在ATIM窗口期间内成功发送一个ATIM帧给目的节点，并接收到目的节点应答的ACK帧。在成功完成了两次握手之后，源节点和目的节点在剩下的信标间隔中必须保持唤醒状态，直到接收完所有缓存的数据帧，或者直到信标间隔(BI)到期。其中，发送节点和接收节点的信标间隔(BI)相等。在ATIM窗口结束后，发送节点将使用EDCA机制传输数据。

U-APSD机制之所以能降低功耗，是因为它使得当节点没有数据需要收发时，它会使这些节点进入休眠模式。然而，没有数据收发的节点仍然需要在ATIM窗口的保持活跃状态，这依旧是能量的浪费。如果增大BI，而ATIM窗口大小不变，则整个BI中ATIM窗口比重降低，因此将会降低系统功耗。但是，如果为了降低功耗而单独增大BI，会造成以下两个问题：

1)时延增大，每个数据包在一个BI期间只能进行一跳操作，因此一味增大BI，将会使得需要多跳的数据包时延成倍数增长。从而，有可能使得网络时延过大。

2)吞吐量降低，当ATIM窗口过大则发送数据的时间则会很短，这会降低网络吞吐量，若ATIM窗口过小则接收ATIM帧的时间过短，同样会降低网络吞吐量。当ATIM窗口长度约为BI长度的1/4时，网络的吞吐量较大。较大或较小的BI都会降低网络吞吐量。

综上所述，U-APSD固定长度BI机制使得要降低功耗，就必须牺牲吞吐量和时延的性能。也就是说，此方案未能考虑到不同类型通信流的不同特点，使用不同的BI区别对待达到更有效的节能。例如，视频流的数据量大，对时间敏感，对时延和吞吐量要求较高，消耗能量较多。而E-mail数据流数据量小，对时间不敏感，消耗能量较小。因此，此方案未能根据不同通信流的特点进行针对性的传输，故而未能进行更有效的节能。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于无线多媒体传感器网络EDCA机制的动态BI设计方法，其可根据无线多媒体传感器网络中的不同通信流类型动态修改相应的BI，从而达到缩短网络时延、降低网络系统功耗的目的。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种基于无线多媒体传感器网络EDCA机制的动态BI设计方法，所述无线多媒体传感器网络包括若干个传感器节点，所述的BI包括四种类型，所述的四种类型的BI分别与EDCA的四种AC相对应，所述的传感器节点均在唤醒状态与睡眠状态间切换，唤醒状态下的传感器节点包括发送节点、接收节点以及空闲节点，发送节点根据所发送数据帧的AC类型动态修改自身BI类型并修改相应的BI类型标志位，接收节点根据所接收数据帧的AC类型动态修改相应的BI类型标志位。

对于上述技术方案，我们具有进一步的优化措施，所述空闲节点在进入休眠状态前，所述空闲节点根据基于Bernoulli分布的动态判决机制决定是否修改自身BI类型优先级，如需修改，所述空闲节点根据修改过的优先级动态修改自身的BI类型直到节点自身优先级为最低优先级，此时节点将不再自减优先级。

作为优化，当节点唤醒后发现有数据帧需要接收时，当接收节点的BI类型和接收到的数据类型为一一对应关系，则接收节点无需改变其BI，当接收节点的BI类型和接收到的数据类型不对应，则接收节点将修改BI类型标志位且修改后的BI类型与接收到的数据类型一致，并在下一个BI期间时所述接收节点使用该节点修改后的BI类型。

进一步，所述四种类型的AC分别为AC_BK、AC_BE、AC_VI、AC_VO，与所述AC相对应的BI根据用户优先级从低到高分别为BK_BI、BE_BI、VI_BI、VO_BI。

进一步，所述VI_BI的长度是VO_BI的长度的两倍，所述BE_BI的长度是VO_BI的长度的三倍，所述BK_BI的长度是VO_BI的长度的四倍。

更进一步，所述传感器节点在初始化时，自动建立相应的优先级机制并初始化其功能，初始化后的节点拥有最低优先级且对应节点的BI类型均为最低优先级的BI类型。

作为优化，发送节点发送数据时，发送节点利用TXOP连续传输数据给目的节点，其中，设置AC_VI类型TXOP长度最长，AC_VO类型TXOP长度小于AC_VI类型TXOP长度，而AC_BE和AC_BK类型的TXOP长度按需求设置，且AC_BE和AC_BK类型的TXOP长度在0到AC_VI类型TXOP长度之间。

进一步，所述节点都具有四种可选的BI类型，并且可以根据规则动态改变自身的优先级，将自身优先级自动加减成相应值。

进一步，所述基于Bernoulli分布的动态判决机制首先在各个节点根据该节点在每个BI期间的状态建立该节点的状态信息数据表，根据状态信息数据表建立空闲状态计数器，所述空闲状态计数器用来记录各个节点连续空闲的次数，当连续空闲结束时，则空闲状态计数器重新清零，同时运用Bernoulli分布计算统计结果的置信区间，根据置信区间的结果判决是否需要修改对应节点BI类型的优先级。

基于Bernoulli分布的动态判决机制(Bernoulli Dynamic JudgmentMechanism，BDJM)。有数据收发状态的值为1，而空闲状态，即无数据收发状态的值为0。每个节点建立存储最近状态信息表(Recent Status List，RSL)，它是一个二维表，从节点的连续空闲状态开始记录，直到第一个非空闲状态为止(包括第一个非空闲状态)，它一共记录最近100次的节点空闲状态信息。例如，A节点初始化后每个BI期间的状态为：非空闲、空闲、空闲、空闲、非空闲、非空闲、空闲、非空闲、空闲、空闲、非空闲。则其记录的状态信息为：

序列号\状态
					1	0	0	0	1
2	0	1	NULL	NULL
					3	0	0	1	NULL

并在每个节点中建立空闲状态计数器(Idle Status Counter，ISC)，它用来记录一个节点连续空闲的次数，当连续空闲结束时，则ISC重新清零。

同时运用Bernoulli分布计算统计结果的置信区间，根据置信区间的结果判别是否需要修BI类型改优先级。

Bernoulli分布的总体X，X的分布律为：

f(x；p)＝p^x(1-p)^1-x，x＝0，1.

其中p为从RSL中获得的统计信息：首先查询本节点ISC的值NUM_ISC，根据NUM_ISC的值查询RSF表中第NUM_ISC+1列的所有状态信息(其中值为NULL时，将其统计值记为1)，从而计算出相应的p值为：

$p=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}1+\underset{j=k}{\overset{100}{\mathrm{\Σ}}}0}{100}$

已知Bernoulli分布的均值和方差分别为：

μ＝p，σ²＝p(1-p).

设X1，X2，…，Xn是一个样本。因此本容量n较大，由中心极限定理可知：

$\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_i-\mathrm{np}}{\sqrt{\mathrm{np}(1-p)}}=\frac{n\stackrel{\‾}{X}-\mathrm{np}}{\sqrt{\mathrm{np}(1-p)}}$

近似地服从N(0，1)分布，于是有：

$P\{-z_{\mathrm{\&alpha;}/2}<\frac{n\stackrel{\&OverBar;}{X}-\mathrm{np}}{\sqrt{\mathrm{np}(1-p)}}<z_{\mathrm{\&alpha;}/2}\}\&ap;1-\mathrm{\&alpha;}$

而不等式 $-z_{\mathrm{\&alpha;}/2}<\frac{n\stackrel{\&OverBar;}{X}-\mathrm{np}}{\sqrt{\mathrm{np}(1-p)}}<z_{\mathrm{\&alpha;}/2}$

等价于 $(n+z_{\mathrm{\&alpha;}/2}^2)p^2-(2n\stackrel{\&OverBar;}{X}+z_{\mathrm{\&alpha;}/2}^2)p+n{\stackrel{\&OverBar;}{X}}^2<0$

记 $p_1=\frac{1}{2a}(-b-\sqrt{b^2-4\mathrm{ac}})$

$p_2=\frac{1}{2a}(-b+\sqrt{b^2-4\mathrm{ac}})$

此处

由此可得p的一个近似的置信水平为1-α的置信区间为：(p₁，p₂)

在本方案中设置置信水平为0.95，即1-α＝0.95，从而α＝0.025。

当计算出来的在置信水平为0.95的置信区间的下限值大于等于门限值p_threshold时，即p₁＞＝p_threshold，节点将自身BI类型优先级减1。若p₁＜p_threshold时，节点不修改自身BI类型优先级。因此，当高优先级的节点在前一次完成发送或接收之后，在当前BI唤醒后，如果此节点没有需要发送或接收的数据，且p₁＞p_threshold。则此节点将其自身BI类型优先级减1，并自动修改其对应的BI类型标志位，并在下一BI期间，使用修改过后的BI类型。此操作一直进行，直到此节点的BI类型降到最低优先级的BK_BI。例如，某节点其BI类型为VO_BI。在前一BI期间发送完数据之后，在当前BI期间中没有数据需要发送，且计算得p₁＞p_threshold，则修改其相应BI为VI_BI，并在下一BI期间使用VI_BI。在本机制中，选择p_threshold的值为0.75，作为判决门限。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

1.本发明运用于无线多媒体传感器网络，充分利用不同数据通信流的特性，针对不同类型数据设计相应的BI，一方面使得高优先级通信流，如音频、视频流等对时间敏感的通信流，可以减少和低优先级通信流竞争信道时的碰撞，并获得较多的接入信道的机会，从而有效减少因碰撞而损失的能量，降低了网络功耗，同时在进入信道后使用TXOP机制进行数据的连续传输，从而较大的提高了网络吞吐率，并有效降低了网络时延，另一方面使得低优先级通信流，例如E-mail等对时间不敏感的通信流，通过增大传输这些通信流节点的休眠时间，可以有效降低网络功耗，同时又不会影响用户体验度。而且，低优先级通信流本身的数据量不大，因此对网络吞吐率和时延影响不大；

2.本发明在空闲节点，采用基于Bernoulli分布的动态判决机制根据统计信息判定是否增大自身BI长度的机制，从而增大了空闲节点的休眠时间，从而减少不必要的能耗，又增强了自身的健壮性。

因此，本方案即降低了网络系统的功耗，同时又在整体上提高了网络吞吐率，并降低了网络时延。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是使用U-APSD机制节点的工作流程图；

图2-a是分别为访问类别(AC)和用户优先级(UP)之间的映射关系

图2-b是改进后AC、UP和BI之间的映射关系；

图3是本发明不同类型BI的结构示意图；

图4是显示了无线多媒体传感器网络典型结构的框图；

图5是本发明的实施例所描述的节点的构成框图；

图6是由本发明所提供方法的步骤框图；

图7是由本发明所提供方法的步骤框图；

图8是由本发明所提供方法的步骤框图。

图9是接收节点BI类型转换工作流程示意图；

图10是空闲节点动态改变BI流程示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例：

典型无线多媒体传感器网络400的框图如图4所示，网络400包括三个节点402、404和406。节点402有覆盖区域412，节点404有覆盖区域414，节点406有覆盖区域416。覆盖区域412和覆盖区域414之间存在重叠区域420，覆盖区域412和覆盖区域416之间存在重叠区域422，覆盖区域414和覆盖区域416之间存在重叠区域424。而覆盖区域412、覆盖区域414以及覆盖区域416之间存在重叠区域428。节点402可以在节点404的覆盖区域414和节点406的覆盖区域416之间进行移动，节点404和节点406也可以进行相同操作。尽管上述网络400给出了三个节点，但是本领域技术人员可以容易的理解，网络可以包含任何数目的节点。

本实施例中的节点构成框图如图5所示，节点500具有用于控制节点500各种操作的控制器502。通常来说，控制器502是基于微处理器的SoC，例如基于ARM架构的SoC。典型节点500包括无线收发器504。无线收发器504用于和其它无线节点发送和接收数据。典型节点500还包括存储器506，存储器506可以由只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、Flash存储器(Flash EEPROM Memory)和其它类型存储器以及其组合构成。工作状态指示器508用于指示节点当前所处于的工作状态或工作模式。工作状态指示器508可以由各种类型LED灯组成。传感器510用于获取各种外部数据。传感器510可以由温度传感器、湿度传感器、音频传感器、视频传感器和其它类型传感器以及其组合构成。

本实施所描述的一种基于无线多媒体传感器网络EDCA机制的动态BI设计方法，所述无线多媒体传感器网络包括上述若干个传感器节点，所述的BI包括四种类型，所述的四种类型的BI分别与EDCA的四种AC相对应，所述的传感器节点均在唤醒状态与睡眠状态间切换，唤醒状态下的传感器节点包括发送节点、接收节点以及空闲节点，发送节点根据所发送数据帧的AC类型动态修改自身BI类型并修改相应的BI类型标志位，接收节点根据所接收数据帧的AC类型动态修改相应的BI类型标志位。

对于上述技术方案，我们具有进一步的优化措施，所述空闲节点在进入休眠状态前，所述空闲节点根据基于Bernoulli分布的动态判决机制决定是否修改自身BI类型优先级，如需修改，所述空闲节点根据修改过的优先级动态修改自身的BI类型直到节点自身优先级为最低优先级，此时节点将不再自减优先级。

作为优化，当节点唤醒后发现有数据帧需要接收时，当接收节点的BI类型和接收到的数据类型为一一对应关系，则接收节点无需改变其BI，当接收节点的BI类型和接收到的数据类型不对应，则接收节点将修改BI类型且修改后的BI类型与接收到的数据类型一致，并在下一个BI期间时所述接收节点使用该节点修改后的BI类型。

进一步，EDCA中定义了4种AC(Access Category，访问类别)，定义的8个TC(Traffic Category，业务类别)表示用户优先级(UP)根据802.1D的规范映射到4个AC中。两者的映射关系如图2-a所示。假如根据8种优先级，设计8种不同的BI，则会大大增加系统的复杂性，不利于网络系统可操作性。因此本实施例改进了EDCA的四种AC类别的优先级机制，根据4种AC类型将BI分为4种类型，如图2-b所示。所述四种类型的AC分别为AC_BK、AC_BE、AC_VI、AC_VO，与所述AC相对应的BI根据用户优先级从低到高分别为BK_BI、BE_BI、VI_BI、VO_BI。

进一步，所述VI_BI的长度是VO_BI的长度的两倍，所述BE_BI的长度是VO_BI的长度的三倍，所述BK_BI的长度是VO_BI的长度的四倍，四种不同类型的BI如图3所示。

更进一步，所述传感器节点在初始化时，自动建立相应的优先级机制并初始化其功能，初始化后的节点拥有最低优先级且对应节点的BI类型均为最低优先级的BI类型。

图6显示了本发明中所设想的方法600的步骤。方法600中，开始步骤为步骤602。在步骤602中，所有节点从休眠状态进入唤醒状态并竞相发送信标帧进行时间同步，当某一节点成功发送信标帧之后，将抑制其它节点发送信标帧。在步骤604中，如果有节点需要发送数据或者具有缓存的数据，则该节点向目的节点发送ATIM帧，并在步骤606中接收来自目的节点的确认(ACK)。在步骤608中，检查需要发送的数据的优先级，并判断其优先级是否和本节点BI类型的优先级相同。如果不相同，则在步骤610中修改本节点的BI类型标志位，使得本节点在下一信标间隔使用修改过类型的BI。修改完成后进入步骤612。如果在步骤608中判断出本节点BI类型和发送数据优先级相同，则直接进入步骤612。在步骤612中，发送节点发送数据。数据帧中的QoS控制域的EOSP子域指示了是否还有数据帧需要发送或接收。在步骤614中，检查本节点是否还有数据帧需要发送。如果还有数据帧，则进入步骤612继续发送剩余的数据帧。处理完成后，返回步骤614。在步骤614中，发送节点确认没有数据帧需要再发送时，则在步骤616中节点进入休眠状态。

图7显示了本发明中所设想的方法700的步骤。方法700中，开始步骤为702，接收节点从休眠状态进入唤醒状态并接收信标帧进行时间同步。在步骤704中，节点接收到发送节点发送的ATIM帧，并在步骤706中发送确认(ACK)。在步骤708中，节点接收数据，并在步骤710中判断数据类型，比较本节点BI类型和接收到数据类型优先级是否相同。如果不相同，则在步骤712中修改本节点的BI类型标志位，使得本节点在下一信标间隔使用修改过类型的BI。修改完成后，进入步骤714。如果在步骤710中判断本节点BI类型和接收到数据类型优先级相同，则直接进入步骤714。在步骤714中，接收节点根据接收到的数据帧判断是否还有更多的数据帧需要接收。如果还有数据帧，则进入步骤708继续接收剩余的数据帧。处理完成后，返回步骤716。在步骤716中，发送节点确认没有数据帧需要再接收时，则在步骤716中节点进入休眠状态。

图8显示了本发明中所设想的方法800步骤。方法800中，开始步骤为802从休眠状态进入唤醒状态，在步骤804中接收信标帧进行时间同步。在步骤806中，节点检查没有数据需要发送，且未接收到ATIM帧，则进入步骤806。在步骤806中，节点将判断自身BI类型优先级是否等于0。若不等于0，则进入步骤808中根据BDJM机制的计算结果决定是否将自身的BI优先级减1，并将自身节点的BI标志位设置为相应类型，使得本节点在下一信标间隔使用修改过类型的BI。修改完成后，在步骤810中节点进入休眠状态。如果等于0，则直接进入步骤810中，节点进入休眠状态。

本发明的另一方面是设计了如下规则的动态BI机制：

1)根据改进的EDCA的四种AC定义相应优先级为：AC_VO优先级为3，AC_VI优先级为2，AC_BE优先级为1，AC_BK优先级为0。其中，AC_VO为最高优先级，而AC_BK为最低优先级。对应的VO_BI优先级为3，VI_BI优先级为2，BE_BI优先级为1，BE_BK优先级为0。

2)根据相应优先级设计BI。其中VO_BI长度为基准长度，VI_BI长度为VO_BI长度的两倍，BE_BI长度为VO_BI长度的三倍，而BK_BI长度为VO_BI长度的三倍。

3)初始化时的节点的BI类型优先级为最低优先级0，并使用相应类型的BI，即BK_BI。

4)发送节点根据所发送数据帧的AC类型动态修改自身BI类型标志位，使得本节点的BI类型优先级和数据帧AC类型的优先级相同。

5)接收节点根据所接收数据帧的AC类型动态修改自身BI类型标志位，并使得在下一BI期间本节点的BI类型优先级和数据帧AC类型的优先级相同，并使用相应类型的BI。

以5个规则解决了当前的802.11e标准中，使用固定长度BI规则中存在的缺陷。

图9中显示了利用以上规则的示例性的数据交换序列。A节点发送的数据类型为AC_VO类型，其优先级为3，且本身BI类型为VO_BI类型，其优先级也为3，两者相等。因此，A节点无需修改本节点BI类型优先级。然而接收节点B的BI类型为VI_BI，其优先级为2。因此B节点在接收到A节点发送来的数据后，将自身BI类型优先级从2修改为3，并将BI类型标志位改为优先级为3的BI类型，即VO_BI。并且，B节点在下一个信标间隔中，其BI类型变为VO_BI。

本发明的另一方面是针对空闲节点的节能设计了如下规则的基于Bernoulli分布的动态判决机制(Bernoulli Dynamic Judgment Mechanism，BDJM)：

1)建立最近状态信息表(Recent Status List，RSL)。

2)建立空闲状态计数器(Idle Status Counter，ISC)。

3)空闲节点，查询自身ISC的状态值NUM_ISC。

4)节点根据ISC的状态值NUM_ISC，查询RSL表的NUM_ISC+1列的值。

5)根据4中的值计算出p值。

6)根据p值和置信水平为0.95，利用Bernoulli分布计算其置信区间。

7)根据置信区间的下限值p₁和门限值p_threshold比较判决是否需要需要修改自身BI类型优先级。当p₁＞＝p_threshold时，将自身BI类型优先级减1，并根据修改过的优先级动态修改自身BI类型，否则不做任何修改。直到当节点自身优先级为最低优先级0为止，此时节点将不会再自减优先级。

图10所示的示例中，A节点使用VO_BI类型的BI和B节点发送AC_VO类型的数据。A节点在第一个BI期间中发送完数据之后，在第二个BI期间中没有数据需要发送。此时，A节点根据BDJM机制判断出需要将自身BI类型优先级3减1，修改为2。并将BI类型标志位修改为相应于优先级为2的VI_BI。在第三个BI期间，A节点使用VI_BI类型的BI。而B节点和C节点在这几个BI期间中都在接收和发送AC_VO类型的数据。因此B节点和C节点的BI类型一直保持为VO_BI。直到它们没有数据需要发送时，才会动态修改它们自身的优先级和相应的BI类型。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于无线多媒体传感器网络EDCA机制的动态BI设计方法，所述无线多媒体传感器网络包括若干个传感器节点，其特征在于，所述的BI包括四种类型，所述的四种类型的BI分别与EDCA的四种AC相对应，所述的传感器节点均在唤醒状态与睡眠状态间切换，唤醒状态下的传感器节点包括发送节点、接收节点以及空闲节点，发送节点根据所发送数据帧的AC类型动态修改自身BI类型并修改相应的BI类型标志位，接收节点根据所接收数据帧的AC类型动态修改相应的BI类型标志位；

所述四种类型的AC分别为AC_BK、AC_BE、AC_VI、AC_VO，与所述AC相对应的BI根据用户优先级从低到高分别为BK_BI、BE_BI、VI_BI、VO_BI；

所述VI_BI的长度是VO_BI的长度的两倍，所述BE_BI的长度是VO_BI的长度的三倍，所述BK_BI的长度是VO_BI的长度的四倍。

2.根据权利要求1所述的动态BI设计方法，其特征在于，所述空闲节点在进入休眠状态前，所述空闲节点根据基于Bernoulli分布的动态判决机制决定是否修改自身BI类型优先级，如需修改，所述空闲节点根据修改过的优先级动态修改自身的BI类型直到节点自身优先级为最低优先级，此时节点将不再自减优先级。

3.根据权利要求1所述的动态BI设计方法，其特征在于，当节点唤醒后发现有数据帧需要接收时，当接收节点的BI类型和接收到的数据类型为一一对应关系，则接收节点无需改变其BI类型标志位，当接收节点的BI类型和接收到的数据类型不对应，则接收节点将修改BI类型标志位且修改后的BI类型与接收到的数据类型一致，并在下一个BI期间时所述接收节点使用该节点修改后的BI类型。

4.根据权利要求1所述的动态BI设计方法，其特征在于，所述传感器节点在初始化时，自动建立相应的优先级机制并初始化其功能，初始化后的节点拥有最低优先级且对应节点的BI类型均为最低优先级的BI类型。

5.根据权利要求1所述的动态BI设计方法，其特征在于，发送节点发送数据时，发送节点利用TXOP连续传输数据给目的节点，其中，设置AC_VI类型TXOP长度最长，AC_VO类型TXOP长度小于AC_VI类型TXOP长度，而AC_BE和AC_BK类型的TXOP长度按需求设置，且AC_BE和AC_BK类型的TXOP长度在0到AC_VI类型TXOP长度之间。

6.根据权利要求1所述的动态BI设计方法，其特征在于，所述节点都具有四种可选的BI类型，并且可以根据规则动态改变自身的优先级，将自身优先级自动加减成相应值。

7.根据权利要求2所述的动态BI设计方法，其特征在于，所述基于Bernoulli分布的动态判决机制首先在各个节点根据该节点在每个BI期间的状态建立该节点的状态信息数据表，根据状态信息数据表建立空闲状态计数器，所述空闲状态计数器用来记录各个节点连续空闲的次数，当连续空闲结束时，则空闲状态计数器重新清零，同时运用Bernoulli分布计算统计结果的置信区间，根据置信区间的结果判决是否需要修改对应节点BI类型的优先级。

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