本发明公开了一种避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，首先各体域网协调器给自己邻居网络的协调器发送自己掌握的邻居消息，直至所有具有相邻关系的体域网都掌握一份相同的邻居消息表；然后邻居网络个数最多的体域网协调器根据邻居消息表对所有体域网进行分类；再根据分类结果给每个类别分配不同的信道，并将分配消息广播给所有体域网；当有新的体域网加入或现有体域网离开时，重新对体域网进行分类和分配信道。本发明适用于静态或半动态多个体域网共存干扰的场景，可以避免体域网间的相互干扰，并提高信道利用率。
1.一种避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、各体域网协调器给自己邻居网络的协调器发送自己掌握的邻居消息，直至所有具有相邻关系的体域网都掌握一份相同的邻居消息表；
S2、邻居网络个数最多的体域网协调器根据邻居消息表对所有体域网进行分类：S2.1、邻居信息表中邻居网络个数最多的体域网先将自己归为一类，暂称为a类，而自己的邻居网络归为另一类，暂称为b类，然后在a类中标记不可以存放该邻居网络个数最多的体域网的邻居网络，并将邻居网络个数最多的体域网标记为已访问过；
其中，当邻居网络个数相同时，以网络ID大的网络作为邻居网络个数最多的体域网；
S2.2、按照类的顺序和同一类中存放网络的先后顺序继续遍历剩余体域网，将各个体域网放入合适的类别中；
S3、根据分类结果给每个类别分配不同的信道，并将分配消息广播给所有体域网；
S4、当有新的体域网加入或现有体域网离开时，重新对体域网进行分类和分配信道。
2.根据权利要求1所述的避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：S1.1、各个体域网不断给相邻网络广播自己的网络以及邻居网络队列，同时建立邻居信息表，并将自己掌握的邻居信息和收到的邻居信息逐步填充到表中；
S1.2、当所有网络掌握的邻居信息表一致时，各体域网停止广播。
3.根据权利要求2所述的一种避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，其特征在于，步骤S2.2的分类过程如下：S2.2.1、检查当前体域网是否被访问过，若是，则跳过；
若否，则先遍历所有已存在的类别，检查当前体域网是否可以被归为此类，当遍历到的类别可以存放当前体域网时，则放入此类别，然后标记此类别中不可存放当前体域网的相邻网络，在标记的这一过程中，跳过访问过的体域网，只处理未被访问过的体域网；
S2.2.2、将当前体域网的相邻体域网放入新类中；
4.根据权利要求1所述的避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：S3.1、为每个类别分配不同的信道，并将分配消息广播给所有体域网；
S3.2、每个体域网的协调器收到分配消息后将本网络分配到的信道包含在信标当中并发送给网络内的传感器节点，然后传感器节点按分配的信道传输数据包。
5.根据权利要求1所述的避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，其特征在于，所述步骤S4中有新的体域网加入当前区域时，具体包括以下步骤：S4.1、首先执行步骤S1，交换各体域网的邻居信息直到所有网络持有相同的邻居信息表；
S4.2、根据新的邻居信息表将新加入的体域网分类到合适的类别中；
S4.3、按步骤S3广播分配消息，所有体域网按照指定信道传输数据。
6.根据权利要求5所述的一种避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，其特征在于，所述步骤S4.2具体包括以下步骤：S4.2.1、遍历所有类别中的体域网，检查他们是否有与新加入体域网相邻，若是，则在此类别中标记新加入的体域网不能放入此类别，若否，则不作处理；
S4.2.2、遍历所有类别，检查新加入的体域网能否存入此类别，如果能则放入此类别；
如果新加入体域网不能存入已有类别，则放入一个新类中；
S4.2.4、新加入体域网归类后，在当前类中标记不能存放新加入网络的邻居网络，并标记新加入的体域网已被访问过。
7.根据权利要求1所述的一种避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，其特征在于，所述步骤S3中有体域网离开当前区域时，具体包括以下步骤：S4.4、如步骤S1所述交换各体域网的邻居信息直到所有网络持有相同的邻居信息表；
S4.6、按步骤S3广播分配消息，所有体域网按照指定信道传输数据。
8.根据权利要求7所述的一种避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，其特征在于，步骤S4.5中具体包括以下步骤：S4.5.1、遍历所有类别，检查已离开网络是否包含在此类别，若是，则删去已离开体域网信息；若否，则跳过；
S4.5.2、检查每个类别中是否标记已离开网络不能存放，若标记，则删除；若未标记，则跳过。
9.根据权利要求1所述的一种避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，其特征在于，对于信道利用率要求较高，或者当前信道可利用状态不佳即可以使用的信道较少的情况：在体域网已分类完毕的情形下，隔一设定时间重新执行步骤S2和S3，给所有体域网重新分类。
避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及无线体域网技术领域，特别涉及一种避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法。
背景技术
[0002] 无线体域网是一种应用于健康医疗中的人体监测技术。体域网包括一个协调器和若干个传感器节点，其中传感器节点布置于人体之上或植入人体内部，用于收集人体各项
参数，如心电图，体温等。而协调器用于接收传感器节点收集的数据，然后将数据融合并发
送给服务器或医疗中心。
[0003] 随着无线体域网技术的发展，使用无线体域网的人将越来越多。当多个携带无线体域网的人在一起时(如敬老院，医院大厅等场地)，有可能因为多个体域网共存而相互干
扰，即不同网络间的传感器节点在传输数据时有可能因为使用了相同的信道和时隙而发生
冲突，这将导致丢包率上升，严重影响网络性能。近年来，许多研究致力于解决多个体域网
共存干扰问题，即如何给不同体域网内相互干扰的传感器节点分配不同的信道或时隙资
源，如何在保持低丢包率的同时合理利用有限的传输资源，提升信道和时隙的利用率。
[0004] 当今世界人口老龄化问题加剧，对于健康问题也越来越重视，未来体域网的使用人数将会大幅提升，多个体域网的共存干扰问题亟待解决。由于体域网和WiFi等有时会使
用相同信道导致可以利用的信道资源有限，但目前许多学者提出的解决方案都没有考虑信
道资源有限的问题，如果体域网所使用的信道状态不佳，即使通过一定方法缓解了共存干
扰问题，体域网的性能也依然得不到保证。因此我们不仅要缓解共存体域网间的干扰问题，
还要尽可能提升信道利用率。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，该方法可以避免体域网间的相互干扰，并提高信道利用率。
[0006] 本发明的目的通过下述技术方案实现：一种避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，包括如下步骤：
[0007] S1、各体域网协调器给自己邻居网络的协调器发送自己掌握的邻居消息，直至所有具有相邻关系的体域网都掌握一份相同的邻居消息表；
[0008] S2、邻居网络个数最多的体域网协调器根据邻居消息表对所有体域网进行分类；
[0009] S3、根据分类结果给每个类别分配不同的信道，并将分配消息广播给所有体域网；
[0010] S4、当有新的体域网加入或现有体域网离开时，重新对体域网进行分类和分配信道。
[0011] 优选的，所述步骤S1具体包括以下步骤：
[0012] S1.1、各个体域网不断给相邻网络广播自己的网络以及邻居网络队列，同时建立邻居信息表，并将自己掌握的邻居信息和收到的邻居信息逐步填充到表中；
[0013] S1.2、当所有网络掌握的邻居信息表一致时，各体域网停止广播。
[0014] 优选的，所述步骤S2具体包括以下步骤：
[0015] S2.1、邻居信息表中邻居网络个数最多的体域网先将自己归为一类，暂称为a类，而自己的邻居网络归为另一类，暂称为b类，然后在a类中标记不可以存放该邻居网络个数
最多的体域网的邻居网络，并将邻居网络个数最多的体域网标记为已访问过；
[0016] 其中，当邻居网络个数相同时，以网络ID大的网络作为邻居网络个数最多的体域网；
[0017] S2.2、按照类的顺序和同一类中存放网络的先后顺序继续遍历剩余体域网，将各个体域网放入合适的类别中。
[0018] 更进一步的，步骤S2.2的分类过程如下：
[0019] S2.2.1、检查当前体域网是否被访问过，若是，则跳过；
[0020] 若否，则先遍历所有已存在的类别，检查当前体域网是否可以被归为此类，当遍历到的类别可以存放当前体域网时，则放入此类别，然后标记此类别中不可存放当前体域网
的相邻网络，在标记的这一过程中，跳过访问过的体域网，只处理未被访问过的体域网；
[0021] S2.2.2、将当前体域网的相邻体域网放入新类中；
[0022] S2.2.3、最后将当前体域网标记为已访问过。
[0023] 优选的，所述步骤S3具体包括以下步骤：
[0024] S3.1、为每个类别分配不同的信道，并将分配消息广播给所有体域网；
[0025] S3.2、每个体域网的协调器收到分配消息后将本网络分配到的信道包含在信标当中并发送给网络内的传感器节点，然后传感器节点按分配的信道传输数据包。
[0026] 优选的，所述步骤S4中有新的体域网加入当前区域时，具体包括以下步骤：
[0027] S4.1、首先执行步骤S1，交换各体域网的邻居信息直到所有网络持有相同的邻居信息表；
[0028] S4.2、根据新的邻居信息表将新加入的体域网分类到合适的类别中；
[0029] S4.3、按步骤S3广播分配消息，所有体域网按照指定信道传输数据。
[0030] 更进一步的，所述步骤S4.2具体包括以下步骤：
[0031] S4.2.1、遍历所有类别中的体域网，检查他们是否有与新加入体域网相邻，若是，则在此类别中标记新加入的体域网不能放入此类别，若否，则不作处理；
[0032] S4.2.2、遍历所有类别，检查新加入的体域网能否存入此类别，如果能则放入此类别；如果不能则跳过；
[0033] 如果新加入体域网不能存入已有类别，则放入一个新类中；
[0034] S4.2.4、新加入体域网归类后，在当前类中标记不能存放新加入网络的邻居网络，并标记新加入的体域网已被访问过。
[0035] 优选的，所述步骤S3中有体域网离开当前区域时，具体包括以下步骤：
[0036] S4.4、如步骤S1所述交换各体域网的邻居信息直到所有网络持有相同的邻居信息表；
[0037] S4.5、删去已离开当前区域体域网的记录；
[0038] S4.6、按步骤S3广播分配消息，所有体域网按照指定信道传输数据。
[0039] 更进一步的，步骤S4.5中具体包括以下步骤：
[0040] S4.5.1、遍历所有类别，检查已离开网络是否包含在此类别，若是，则删去已离开体域网信息；若否，则跳过；
[0041] S4.5.2、检查每个类别中是否标记已离开网络不能存放，若标记，则删除；若未标记，则跳过。
[0042] 优选的，对于信道利用率要求较高，或者当前信道可利用状态不佳即可以使用的信道较少的情况：在体域网已分类完毕的情形下，隔一设定时间重新执行步骤S2和S3，给所
有体域网重新分类。
[0043] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0044] (1)本发明避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，首先各体域网协调器给自己邻居网络的协调器发送自己掌握的邻居消息，直至所有具有相邻关系的体域网都
掌握一份相同的邻居消息表；然后邻居网络个数最多的体域网协调器根据邻居消息表对所
有体域网进行分类；再根据分类结果给每个类别分配不同的信道，并将分配消息广播给所
有体域网；当有新的体域网加入或现有体域网离开时，重新对体域网进行分类和分配信道。
本发明方法根据多个体域网间的干扰情况，对所有体域网进行合理分类，并给每一类中的
体域网分配信道，保证所有相邻体域网不会使用相同信道，避免了不同体域网内的传感器
节点互相干扰，非常适用于静态或半动态多个体域网共存干扰的场景。
[0045] (2)本发明方法无需体域网内的传感器节点做额外运算，只需按指定信道传输数据即可，无额外功耗。
[0046] (3)本发明方法考虑了可用信道有限的问题，在对体域网进行分类的过程中，尽量在保证体域网之间不干扰的前提下使类别最少，并且在有体域网加入或离开时对分类做出
调整，使得信道利用率最大化。
附图说明
[0047] 图1是本发明根据实际的生产生活环境建模得到的共存无线体域网拓扑图。
[0048] 图2是本发明避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法的流程图。
[0049] 图3(a)是网首开始对图1体域网进行第一步分类的结果示意图。
[0050] 图3(b)是图1体域网第二步分类的结果示意图。
[0051] 图3(c)是图1体域网分类完成后的最终结果示意图。
[0052] 图4是图1体域网的信道分配示意图。
[0053] 图5是新体域网加入图1区域后的网络拓扑图。
具体实施方式
[0054] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0055] 实施例
[0056] 本实施例公开了一种避免静态或半动态共存体域网间相互干扰的方法，该方法应用于由若干个传感器节点和一个协调器组成的无线体域网中，如图1所示，由于多个体域网
的传输范围重叠时可能会因为使用了相同的信道或时隙而发生冲突，静态或半动态多个体
域网共存干扰会使得网络间运动的时间远小于稳定的时间，导致体域网性能降低，所以需
要给共存体域网分配不同信道来避免相邻体域网之间的相互干扰。如图2所示，方法包括如
下步骤：
[0057] S1、各体域网协调器给自己邻居网络的协调器发送自己掌握的邻居消息，直至所有具有相邻关系的体域网都掌握一份相同的邻居消息表，具体为：
[0058] S1.1、各个体域网不断给相邻网络广播自己的网络以及邻居网络队列，同时建立邻居信息表，并将自己掌握的邻居信息和收到的邻居信息逐步填充到表中；
[0059] S1.2、当所有网络掌握的邻居信息表一致时，各体域网停止广播，最终的邻居信息表如表1所示，对应图1的体域网拓扑。
[0060] 表1
[0061] 网络名称 邻居网络名称 网络名称 邻居网络名称A B、C G E、F
B A、H H B、I
C A、D、E I H、K、J
D C、E J I
E C、D、F、G K I
F E、G
[0062] S2、邻居网络个数最多的体域网协调器根据邻居消息表对所有体域网进行分类：
[0063] S2.1、邻居信息表中邻居网络个数最多的体域网，即是E作为网首，先将自己归为一类，暂称为a类，而自己的邻居网络归为另一类，暂称为b类，然后在a类标记不可存放E的
邻居网络，并将E自己标记为已访问过，网络已访问过可用字母后的*表示，如图3(a)所示。
[0064] 其中，当邻居网络个数相同时，以网络ID大的网络作为邻居网络个数最多的体域网。
[0065] S2.2、按照类的顺序和同一类中存放网络的先后顺序继续遍历剩余体域网，即先遍历a类中存放的网络(a类中的网络按存放的先后顺序遍历)，再遍历b类(b类中的网络按
存放的先后顺序遍历)，以此类推，直到遍历完所有类别中所有未被访问过的网络，以此将
各个体域网放入合适的类别中，具体如下：
[0066] S2.2.1、以体域网C为例，检查当前体域网C是否被访问过，若是，则跳过；
[0067] 若否，则先遍历所有已存在的类别，检查C是否可以被归为此类，当遍历到的类别可以存放C时，则放入此类别，由图3(a)可知，C不能放在a类，只能放在b类中；然后标记b类
中不可存放当前体域网的相邻网络，在标记的这一过程中，跳过访问过的体域网E，只处理
未被访问过的体域网A、D。
[0068] S2.2.2、将C的相邻体域网A、D放入新类(c类)中，如图3(b)所示。
[0069] S2.2.3、最后将当前体域网C标记为已访问过。最终的分类结果可参见图3(c)。
[0070] S3、根据分类结果给每个类别分配不同的信道，并将分配消息广播给所有体域网：
[0071] S3.1、为每个类别分配不同的信道，并将分配消息广播给所有体域网，如图4所示，a类分配CH1信道，b类分配CH2信道，c类分配CH3信道。
[0072] S3.2、每个体域网的协调器收到分配消息后将本网络分配到的信道包含在超帧的信标当中并发送给网络内的传感器节点，然后传感器节点按分配的信道传输数据包。
[0073] S4、当有新的体域网加入或现有体域网离开时，重新对体域网进行分类和分配信道。
[0074] 其中，如图5所示，当有新的体域网L加入当前区域时，过程具体如下：
[0075] S4.1、首先执行步骤S1，交换各体域网的邻居信息直到所有网络持有相同的邻居信息表，如表2所示。
[0076] 表2
[0077] 网络名称 邻居网络名称 网络名称 邻居网络名称A B、C G E、F
B A、H H B、I、L
C A、D、E I H、K、J、L
D C、E J I
E C、D、F、G K I
F E、G L I、H
[0078] S4.2、根据新的邻居信息表将新加入的体域网L分类到合适的类别中：
[0079] S4.2.1、遍历所有类别中的体域网，检查他们是否有与新加入体域网L相邻，若是，则在此类别中标记新加入的体域网L不能放入此类别，若否，则不作处理；
[0080] S4.2.2、遍历所有类别，检查新加入的体域网L能否存入此类别，如果能则放入此类别；如果不能则跳过。
[0081] 如果新加入体域网L不能存入已有类别，则放入一个新类中；
[0082] 由于L与H、I相邻，H已位于a类，I已位于b类，因此L不能放入a类和b类，但可以放入c类。
[0083] S4.2.4、新加入体域网L归类后，在当前类中标记不能存放新加入网络的邻居网络即H、I，并标记新加入的体域网已被访问过。
[0084] S4.3、按步骤S3广播分配消息，所有体域网按照指定信道传输数据。
[0085] 当有体域网离开当前区域时，过程具体如下：
[0086] S4.4、如步骤S1所述交换各体域网的邻居信息直到所有网络持有相同的邻居信息表。
[0087] S4.5、删去已离开当前区域体域网的记录：
[0088] S4.5.1、遍历所有类别，检查已离开网络是否包含在此类别，若是，则删去已离开体域网信息；若否，则跳过；
[0089] S4.5.2、检查每个类别中是否标记已离开网络不能存放，若标记，则删除；若未标记，则跳过。
[0090] S4.6、按步骤S3广播分配消息，所有体域网按照指定信道传输数据。
[0091] 此外，在这整个过程中，对于信道利用率要求较高，或者当前信道可利用状态不佳即可以使用的信道较少的情况：
[0092] 在体域网已分类完毕的情形下，可以隔一设定时间重新执行步骤S2和S3，给所有体域网重新分类，间隔时间可根据要求浮动调整。
[0093] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，
均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
