技术领域
本发明属于无线纳米传感器网络技术，涉及一种基于节点优先级 来决定接入节点符号速率的动态接入方法。
技术背景
随着纳米技术的发展，制造出纳米级大小的无线传感器即纳米传 感器已经成为可能。纳米传感器通过无线纳米技术连接而成的网络则 称为无线纳米传感器网络，其在体内药物传输、空气污染监控等方面 有十分广阔的前景。
键控开关即OOK调制方式，是无线纳米传感器较有应用前景的 物理层调制方式之一。OOK调制方式是仅仅在发送“1”比特时发送 一个脉冲信号，而在发送“0”比特时保持安静即天线上不发送任何 电压信号。在此基础上，其相关数据链路层的接入方法设计，比如适 用于无线局域网的IEEE802.11MAC协议、采用CDMA技术的蜂窝 网设计等，都是针对已有网络的宏观节点来设计，具有相对较高的复 杂性。而无线纳米传感器节点仅仅具有约几百纳米的大小，其纳米处 理器的处理能力非常有限，所以这些都不适用于处理能力非常有限的 纳米传感器节点。
如果每个纳米传感器节点每发送出一个比特符号后，空闲一个固 定的时间间隔T再发送下一个比特符号，则可以大大降低符号发送冲 突的发生频率。然而，当两个都要开始发送比特信息的相邻节点刚好 在同一时刻开始发送第一个比特符号，即第一个比特发送发生了冲 突，则后续的所有比特发送都会发生冲突，从而会导致接收节点上大 量的比特接收错误。
此外，由于数据的实时性要求和数据的重要性不同，不同纳米传 感器节点的感知数据可能具有不同的优先级。当不同优先级权数的数 据同时接入同一个中继节点时，我们必须考虑其优先级大小，优先级 越高，其符号速率应该越大，这样其中继时间也越短，即包发送时延 越短。
发明内容
为了克服现有OOK调制无线纳米传感器网络接入方法的带宽利 用率较低、冲突频率较高、未考虑实时性等不足，本发明提出一种基 于优先级的无线纳米传感器网络动态接入控制方法，既能做到无冲 突、高带宽利用率，又能兼顾数据实时性传输需求。
为了解决上述技术问题本发明提出如下技术方案：
一种基于优先级的无线纳米传感器网络动态接入方法，所述动态 接入控制方法包括以下步骤：
1)接入节点操作，过程如下：
(1.1)给中继节点发送一个包含了优先级参数P的接入请求控制 包，来通知中继节点本节点有数据流要发往中继节点，其中，P为一 个正整数值，值越大表示优先级越高；
(1.2)接收来自中继节点的回复控制包，然后从该回复控制包中 读出中继节点所指定开始发送时刻ti和连续发送比特个数Ni，ti和Ni是由中继节点确定好并写入回复控制包里的参数值，其中，下标i是 中继节点存储记录有MAC地址的第i个接入节点的编号；
(1.3)在时刻ti开始，以T为周期，在每个周期的开始时刻连续发 送Ni个比特符号，周期内发送完这Ni个比特符号后的剩余T-Ni×Ts时 间内不发送任何比特符号，即保持发送电路空闲，其中，TS是物理层 发送一个调制符号所消耗的时间，T是根据网络时延要求预先设置好 的值，T是TS的整数倍的值；
(1.4)在数据发送过程中，如果某个周期的空闲时间内接收到来 自中继节点的控制包，则跳到步骤(1.2)；
2)中继节点操作，过程如下：
(2.1)接收新的接入节点所发送的接入请求控制包，更新接入节 点总个数参数n:n←n+1，n在网络开始部署或中继节点重启的时候 初始化为0，从控制包中读取新接入节点的MAC地址并存储下来， 并标记该接入节点为节点n，同时从该控制包中读取优先级参数并记 为Pn，更新所有接入节点优先级之和参数PT:PT←PT+Pn，PT在网络开 始部署或节点重启的时候初始化为0；
(2.2)对于每个i∈{1,2···n}，计算符号速率
以及连续发 送比特个数
如果Ni＜1，则跳到步骤(2.6)来结束操作并且不 给接入节点回复任何控制包以表示拒绝其接入请求，并且执行参数更 新PT←PT-Pn和n←n-1，如果Ni≥1则进行下一步操作；
(2.3)对于每个i∈{1,2···n}，令ti＝ti-1+ri-1×Ts，其中r0＝0以及t0为 下一个周期的开始时刻，ti是节点i下一个发送周期内开始发送比特 符号的时刻；
(2.4)对于每个i∈{1,2···n}，都生成一个新的控制包，该控制包包 含比特开始发送时刻ti、连续发送比特个数Ni，然后将该控制包发送 给接入节点i；
(2.5)等待接收发自接入节点的数据包，当接收完任意某个接入 节点i的所有信息后，令PT←PT-Pi，并且删除所存储的该节点的MAC 地址；然后将接入节点n标记为节点i，并且令n←n-1；然后返回到 步骤(2.2)；
(2.6)结束。
本发明的技术特点及效果：
1)本发明满足了真实数据比特传输过程中的实时性要求。通过 优先级权数把实时性强的信息快速中继到下一跳节点。另外，其他低 优先级数据流也有一定的发送速率。
2)本发明克服了时域扩展的OOK调制可能发生连续符号冲突 的不足之处，实现发送无符号冲突。
3)本发明具有较高的信道利用率。即使是优先级最低的数据， 当只有其单独传送时，与单个优先级最高的数据传送的效率相同。
附图说明
图1是本发明的纳米传感器数据传送示意图。
图2是本发明的接入控制方法的执行过程。
图3是接入节点的比特符号发送示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照图1～图3，一种基于优先级的无线纳米传感器网络动态接入 方法，包括以下步骤：
1)接入节点操作，过程如下：
(1.1)给中继节点发送一个包含了优先级参数P的接入请求控制 包，来通知中继节点本节点有数据流要发往中继节点，其中，P为一 个正整数值，值越大表示优先级越高；
(1.2)接收来自中继节点的回复控制包，然后从该回复控制包中 读出中继节点所指定开始发送时刻ti和连续发送比特个数Ni，ti和Ni是由中继节点确定好并写入回复控制包里的参数值，其中，下标i是 中继节点存储记录有MAC地址的第i个接入节点的编号；
(1.3)在时刻ti开始，以T为周期，在每个周期的开始时刻连续发 送Ni个比特符号，周期内发送完这Ni个比特符号后的剩余T-Ni×Ts时 间内不发送任何比特符号，即保持发送电路空闲，其中，TS是物理层 发送一个调制符号所消耗的时间，T是根据网络时延要求预先设置好 的值，T是TS的整数倍的值；
(1.4)在数据发送过程中，如果某个周期的空闲时间内接收到来 自中继节点的控制包，则跳到步骤(1.2)；
2)中继节点操作，过程如下：
(2.1)接收新的接入节点所发送的接入请求控制包，更新接入节 点总个数参数n:n←n+1，n在网络开始部署或中继节点重启的时候 初始化为0，从控制包中读取新接入节点的MAC地址并存储下来， 并标记该接入节点为节点n，同时从该控制包中读取优先级参数并记 为Pn，更新所有接入节点优先级之和参数PT:PT←PT+Pn，PT在网络开 始部署或节点重启的时候初始化为0；
(2.2)对于每个i∈{1,2···n}，计算符号速率
以及连续发 送比特个数
如果Ni＜1，则跳到步骤(2.6)来结束操作并且不 给接入节点回复任何控制包以表示拒绝其接入请求，并且执行参数更 新PT←PT-Pn和n←n-1，如果Ni≥1则进行下一步操作；
(2.3)对于每个i∈{1,2···n}，令ti＝ti-1+ri-1×Ts，其中r0＝0以及t0为 下一个周期的开始时刻，ti是节点i下一个发送周期内开始发送比特 符号的时刻；
(2.4)对于每个i∈{1,2···n}，都生成一个新的控制包，该控制包包 含比特开始发送时刻ti、连续发送比特个数Ni，然后将该控制包发送 给接入节点i；
(2.5)等待接收发自接入节点的数据包，当接收完任意某个接入 节点i的所有信息后，令PT←PT-Pi，并且删除所存储的该节点的MAC 地址；然后将接入节点n标记为节点i，并且令n←n-1；然后返回到 步骤(2.2)；
(2.6)结束。
本实施例中，如图1所示，当有一个优先级权数为P1的数据流f1流过某中继节点时，该中继节点总优先级权数更新为P1，该数据流开 始发送时间t1为0，连续发送比特数为
当有另一个优先级 权数为P2的数据流f2流过同一个中继节点时，该中继节点的总优先级 权数更新为P1+P2，数据流f1开始发送时间t1为下一个发送周期的起始 时刻，连续发送比特数为
数据流f2开始发送时间t2为下一个发送周期的起始时刻加上
连续发送比特数为 
以此类推，当第n个数据流fn流过该中继节点时， 该中继节点就要更新其总优先级权数P:P←P+Pn，并对每个 i∈{1,2···n}来更新ti和Ni。当其中某个接入节点发送完所有数据时，中 继节点同样需要重新更新总优先级权数和接入节点总个数，并计算每 个接入节点的新的开始发送时间和连续发送比特个数并通过发送控 制包来通知各个接入节点。
