一种基于链路质量的节点休眠调度方法技术

本发明专利技术涉及一种基于链路质量的节点休眠调度方法，包括：步骤1，检测链路上各相邻节点之间的链路质量；步骤2，结合检测出的链路质量，计算源节点到目的节点的延迟期望值，若该延迟期望值大于实际应用要求的延迟阈值，则执行步骤3，否则流程结束；步骤3，从增加一次苏醒时隙开始，依次计算出增加苏醒时隙后的源节点到目的节点的最小延迟期望值，直到计算出的最小延迟期望值小于或等于延迟阈值或增加苏醒时隙的次数等于源节点到目的节点所需的跳数。本发明专利技术在考虑链路质量基础上，使得节点通过插入时隙来减小端到端之间的延迟，满足系统的限定延迟。

【技术实现步骤摘要】
一种基于链路质量的节点休眠调度方法
本专利技术涉及无线传感器网络
，涉及无线传感器网络中节点的休眠调度方法，是一种在给定链路中通过插入最少的苏醒时隙使链路满足通信时间要求的节点休眠调度方法。
技术介绍
为了克服无线传感器网络的能量寿命问题，能源研究一直是传感器网络研究的重点。近年来已经建立很多模型用来从节点周围的环境中收集能量，从而对其进行供电。然而目前的研究大多数集中在硬件设计和电源管理方面，通过改变节点占空比技术来节省能量方面的研究还不多。近段时间，ESC协议(YuGu,TingZhu,andTianHe.ESC:EnergySynchronizedCommunicationinSustainableSensorNetworks,inICNP’09)通过引入一个透明的中间件来最大程度减小网络传输延迟，从而延长节点寿命。对许多传感器网络来说，低占空比下实时数据传输是影响节点能量的一个关键因素。目前国内外的一些学者也针对节点剩余能量和链路质量等问题提出了一些解决方法。PTW(XueYangandNitinH.Vaidya.AWakeupSchemeforSensorNetworks:AchievingBalanceBetweenEnergySavingandEnd-to-endDelay,inRTAS’04)介绍了一种在能耗节省和端到端延迟之间的平衡方法。另外，现有
还提出了SDC算法(Y.Gu,T.He,M.Lin,andJ.Xu,“SpatiotemporalDelayControlforLow-Duty-CycleSensorNetworks,”inRTSS’09,2009)，该算法试图使用一种通用的方法来减小网络的延迟。SDC算法能够使得延迟控制在一定条件的情况下，节省节点的能量消耗。但是该算法仍然存在着一些不足之处，如并没有考虑链路质量可能引起的数据重传，从而导致节点间的传输延迟增大。和以往增加额外设备、没有考虑链路质量的研究不同，本专利技术提出了一种在WSN中基于链路质量的节点休眠调度方法，其核心思想是在考虑链路质量的基础上，以最小的能耗代价满足通信的时延要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于链路质量的节点休眠调度方法，用于解决现有技术额外设备多、没有考虑链路质量等问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于链路质量的节点休眠调度方法，包括：步骤1，检测链路上各相邻节点之间的链路质量；步骤2，结合检测出的链路质量，计算源节点到目的节点的延迟期望值，若该延迟期望值大于实际应用要求的延迟阈值，则执行步骤3，否则流程结束；步骤3，从增加一次苏醒时隙开始，依次计算出增加苏醒时隙后的源节点到目的节点的最小延迟期望值，直到计算出的最小延迟期望值小于或等于延迟阈值，或直到增加苏醒时隙的次数等于源节点到目的节点所需的跳数。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述步骤2中，根据初始的节点工作调度表计算源节点到目的节点的延迟期望值，且所述节点工作调度表包括节点苏醒的开始时间和节点的苏醒时隙大小。进一步，节点的苏醒时隙大小为1秒。进一步，所述步骤2中计算源节点到目的节点的延迟期望值的具体过程为：假设源节点为i，目的节点为j，此时源节点i和目的节点j为相邻节点，用表示相邻节点i和j之间增加一次苏醒时隙后的延迟期望值，则有：式中，n为数据重传数，Nmax为最大重传次数，表示对进行向下取整，表示对n/2进行向下取整，T为节点i和节点j的工作周期，pij为源节点i到目的节点j之间链路质量，表示i的苏醒时间，表示j的苏醒时间。进一步，所述步骤3依次计算出增加苏醒时隙后的源节点到目的节点的最小延迟期望值的方法具体包括：假设源节点为i，目的节点为j，从增加一次苏醒时隙开始，设增加h次苏醒时隙所能达到的源节点i到目的节点j的最小延迟期望值为其中m表示源节点i到目的节点j所需要的跳数，h的值小于或等于m，则有：式中，表示新增苏醒时隙后节点i和j之间的延迟期望值；是一个组合公式，表示在源节点没有增加苏醒时隙，而从源节点到节点j增加了h次苏醒时隙次数的情况下，节点i到节点j的延迟期望值，t'表示节点j收到数据包的时刻；是一个组合公式，表示源节点增加了一次苏醒时隙，而从源节点到节点j增加了h-1次苏醒时隙后节点i到节点j的延迟期望值，t'表示节点j-1收到数据包的时刻。本专利技术的有益效果是：本专利技术在考虑链路质量基础上，使得节点通过插入时隙来减小端到端之间的延迟，满足系统的限定延迟。并且，本专利技术可以为限定延迟下的节点休眠调度算法提供一定的研究基础，同时在通过能量感知来延长网络生命周期方面提供一定思路。附图说明图1为本专利技术所述基于链路质量的节点休眠调度方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例中不考虑链路质量的网络传输模型示意图；图3为本专利技术实施例中考虑链路质量的网络传输模型示意图；图4为本专利技术实施例采用增加苏醒时隙减小延迟的示例图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，本实施例给出了一种基于链路质量的节点休眠调度方法，包括：步骤1，检测链路上各相邻节点之间的链路质量；步骤2，结合检测出的链路质量，计算源节点到目的节点的延迟期望值，若该延迟期望值大于实际应用要求的延迟阈值，则执行步骤3，否则流程结束；步骤3，从增加一次苏醒时隙开始，依次计算出增加苏醒时隙后的源节点到目的节点的最小延迟期望值，直到计算出的最小延迟期望值小于或等于延迟阈值，或直到增加苏醒时隙的次数等于源节点到目的节点所需的跳数。基于上述步骤，本实施例的具体实施过程如下所述。假定节点i的每一次苏醒时隙可用二元组表示，其中表示节点i的第j次苏醒，表示节点i第j次苏醒的持续时间。假定在T时间内，节点总共苏醒M次，则节点的工作时间表表示为为简化描述，假定节点周期工作，每一个苏醒时隙的大小均为τ(τ表示最小计时单位)，且节点的工作周期为T，则节点i的工作时间表可表示为Γi＝{(ti,1)}，其中ti表示节点苏醒的开始时间，比如：当节点的工作周期为100时，{(1,1)}表示节点将在1，101,201，…分别苏醒1个τ。图2为不考虑链路质量的网络传输模型，节点A的工作周期可以用ΓA＝{(1,1)}表示，同理ΓB＝{(5,1)}、ΓC＝{(8,1)}，这里假定τ的值为1秒。在不考虑链路质量的情况下，节点A到节点C的传输延迟为7s。实际应用中，真实环境中链路之间的数据传输成功率并不是100％，图3即为考虑链路质量的情况，假设A、B之间的链路质量为0.8，B、C之间的链路质量为0.6。为了描述方便，以下假设节点时隙都为1秒，则节点i的工作调度表简化为。因为可能会本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于链路质量的节点休眠调度方法，其特征在于，包括：步骤1，检测链路上各相邻节点之间的链路质量；步骤2，结合检测出的链路质量，计算源节点到目的节点的延迟期望值，若该延迟期望值大于实际应用要求的延迟阈值，则执行步骤3，否则流程结束；步骤3，从增加一次苏醒时隙开始，依次计算出增加苏醒时隙后的源节点到目的节点的最小延迟期望值，直到计算出的最小延迟期望值小于或等于延迟阈值或增加苏醒时隙的次数等于源节点到目的节点所需的跳数。

【技术特征摘要】
1.一种基于链路质量的节点休眠调度方法，其特征在于，包括：步骤1，检测链路上各相邻节点之间的链路质量；步骤2，结合检测出的链路质量，依据链路重传次数，计算源节点到目的节点的延迟期望值，若该延迟期望值大于实际应用要求的延迟阈值，则执行步骤3，否则流程结束；步骤3，从增加一次苏醒时隙开始，依据链路重传次数，依次计算出增加苏醒时隙后的源节点到目的节点的最小延迟期望值，直到计算出的最小延迟期望值小于或等于延迟阈值，或直到增加苏醒时隙的次数等于源节点到目的节点所需的跳数。2.根据权利要求1所述的节点休眠调度方法，其特征在于，所述步骤2中，根据初始的节点工作调度表计算源节点到目的节点的延迟期望值...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈良银，王金磊，张靖宇，孙利民，朱红松，
申请(专利权)人：中国科学院信息工程研究所，
类型：发明
国别省市：