一种异构网络QoS自适应自优化传输方法技术

本发明专利技术公开了一种异构网络QoS自适应自优化传输方法，包括：步骤一，设置节点的两种工作状态：正常工作状态与紧急工作状态，其中正常工作状态下的发射功率与紧急工作状态下的发射功率的切换由采集到的数据值是否超过门限值决定；步骤二，当节点进入紧急工作状态时，从正常工作状态下的发射功率与紧急工作状态下的发射功率中选择合适的发射功率，然后寻找附近的移动终端作为移动网关；步骤三，设置业务保障延时，节点在业务保障延时内收到的移动网关回复记为有效；步骤四，节点计算收到有效回复的移动终端的权重，选择权重最大的移动网关作为一跳网关传输紧急业务数据。本发明专利技术保证了突发业务的QoS，有效的延长了网络生存周期，节点寿命也进一步延长。

【技术实现步骤摘要】
一种异构网络QoS自适应自优化传输方法
本专利技术属于异构网络融合
，涉及一种异构网络QoS自适应自优化传输方法。
技术介绍
近年来，通信技术得到了快速发展，越来越多的无线通信系统为用户提供了各种异构网络环境。无线传感网(如Zigbee)、无线个域网(如Bluetooth)、无线局域网(如Wi-Fi)、公众移动通信网(如2G，3G)等通信网络日臻成熟。上述网络为用户提供了无处不在，无时不在的信息通信服务。而为了给用户提供更好的接入服务，使网络具有更优的拓扑结构及可扩展性，实现真正意义上的自组织，自适应，并实现具有端到端服务质量(QoS)保证的服务，异构网络的融合是不可避免的。目前，如何保证不同类型业务的QoS，异构网络融合中如何最高效的利用彼此网络的优势，对接入进行控制从而实现无缝接入，是目前异构网络融合技术研究的重点方向。多跳网络(ad-hoc)是无线传感网中应用较多的一种网络拓扑结构。由于传输能量消耗与传输路径成指数级关系，因此通过多跳的方式转发数据包在一般情况下能够降低总能耗，从而延长整个网络的生存周期。但不足之处在于通过多跳传输，增加了数据包传输的延时，因而不适合某些实时性业务传输的应用。现有的异构网络融合中针对高优先级突发业务处理的研究较少，在传统的无线传感网中针对高优先级突发业务的处理目前则主要依赖于在MAC层调整睡眠机制以及在路由层同时通过多条路径传输，以及在拥塞时优先发送高优先级的业务等方法。在单一网络中，上述方法固然能够有效的保证高优先级突发业务的QoS，但却以牺牲能耗，增加复杂度等为代价。而在无线传感网应用中，节点有限的运算能力和有限的能量是最主要的问题。传统的无线传感网中设计时着重于节点的能耗，必要时牺牲部分延时及吞吐量。而针对灾害监测，生命特征监测这类对QoS要求较高的应用，如医院对病人的心跳监测，如果病人的心跳频率发生异常，该突发事件需要立刻无差错地通知到数据中心，如果在传输过程中延时较大，QoS得不到保证，则病人的生命健康将受到极大的威胁。突发事件的应对处理一直是异构网络融合中极为重要的问题。在检测到灾害的发生后必须第一时间内通知系统数据中心，从而做出及时有效的应对措施，减少广大人民群众生命财产的损失。但是在传统的无线传感网监测环境过程中，为了延长节点的生命周期，通常通过牺牲延时来降低能耗。而在已有的几种保证低延时通信的协议中，节点又会因为降低延时而增大能量开销。为保证能以较小的延时传输突发事件，现有技术一般通过如下机制以应对：第一种方法：紧急事件触发后，如果下一跳节点正在侦听，则预约信道进行传输，否则在该节点进行数据融合。节点在醒来时若侦听到发往自己的RTS，则将发送时间插在CTS中发送，若收到下一跳的回应则在与下一跳进行传输时取消RTS/CTS握手，直接传输数据。这样做在一定程度上减少了突发事件数据的传输延时。第二种方法：紧急事件触发后首先由节点传输至簇头，簇头根据对该数据进行业务区分，若判断为紧急业务，则启动多条路径同时传向sink点，否则使用单条路径传输。与上述两类针对紧急事件特定情况不同，RAP根据所有业务的传输延时要求定义每个数据包的速度为：其中，该式的分子表示目标节点与当前节点之间的距离，分母表示传输延时要求。该速度值V在多跳网络传输中不断更新，在同一个节点转发多个数据包时，根据速度的大小决定转发数据包的先后顺序，从而保证了对延时要求较高的数据包能在较短的时间内传输到表节点。上述方法减少了传输过程中的延时，但是其机制局限于无线传感网内部，并且增加了能耗。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种异构网络QoS自适应自优化传输方法，该方法可以以较短的延时准确地通知系统数据中心，使系统能在第一时间内针对突发事件进行相关处理，保证了业务的QoS。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案。一种异构网络QoS自适应自优化传输方法，包括以下步骤：步骤一，设置节点的两种工作状态：正常工作状态与紧急工作状态，其中正常工作状态下的发射功率为PNormal，紧急工作状态下的发射功率为PEmergent或PGuarantee，两种工作状态的切换由采集到的数据值是否超过门限值决定；步骤二，当节点进入紧急工作状态时，从PEmergent与PGuarantee中选择合适的发射功率，然后寻找附近的移动终端作为移动网关；步骤三，设置业务保障延时，节点在业务保障延时内收到的移动网关回复记为有效；步骤四，节点计算收到有效回复的移动终端的权重，并选择权重最大的移动网关作为一跳网关传输紧急业务数据。作为本专利技术的一种优选方案，步骤四中，节点完成移动网关的选择后，再次调解自身的发射功率，使紧急业务数据恰好能够一跳传输至作为所述一跳网关的移动终端。作为本专利技术的另一种优选方案，所述传输方法还包括步骤五，在紧急业务数据传输完成且节点重新进入正常工作状态后，节点比较自身一跳接入移动网关时的发射功率P1-hop与正常工作状态下的发射功率PNormal的大小，若P1-hop≤PNormal，则节点保持一跳接入移动网关向上传输数据；否则节点断开与移动网关的连接，重新连接父节点进行数据传输。作为本专利技术的再一种优选方案，步骤四中，如果节点在业务保障延时内未收到有效的移动网关回复，则节点会按照正常工作状态向父节点传递紧急业务数据，而父节点在收到紧急业务数据后会停止其余普通业务数据的发送，全力发送紧急业务数据。作为本专利技术的再一种优选方案，步骤一中，PNormal的值为节点恰好能一跳传输至父节点的发射功率；节点进入紧急工作状态后，设置节点在紧急工作状态下的发射功率为PEmergent，业务保障发射功率为PGuarantee，当前最大发射功率为PMax；其中PGuarantee的值为节点恰好能够一跳传输至当前网关的发射功率，PMax则由节点剩余能量和节点本身的最大发射功率共同决定；节点在紧急工作状态下的发射功率为：其中，W为权重因子，WMax为权重因子的最大值，W为：W＝α·P+β·Q+γ·T+η·E+λ·H其中，P为业务优先级，Q为业务量大小，T为业务类型，E为节点剩余能量，H为节点距离移动网关的跳数；α，β，γ，η，λ为分别对应变量P、Q、T、E、H的变量系数，所述变量系数根据变量取值不同而动态可调。作为本专利技术的再一种优选方案，步骤一还包括：节点根据自身与所属移动网关的距离计算出业务保障发射功率PGuarantee，并比较业务保障发射功率PGuarantee与当前最大发射功率PMax的大小，若PGuarantee≤PMax，则节点的发射功率为PGuarantee；否则节点计算自身在紧急工作状态下的发射功率PEmergent，节点的发射功率为PEmergent。作为本专利技术的再一种优选方案，所述业务保障延时为Γ，Γ的取值与业务优先级P相关，业务优先级越高则Γ越小，业务优先级越低则Γ越大。作为本专利技术的再一种优选方案，步骤四中，所述有效回复的移动终端的权重为：其中，d本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异构网络QoS自适应自优化传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，设置节点的两种工作状态：正常工作状态与紧急工作状态，其中正常工作状态下的发射功率为PNormal，紧急工作状态下的发射功率为PEmergent或PGuarantee，两种工作状态的切换由采集到的数据值是否超过门限值决定；步骤二，当节点进入紧急工作状态时，从PEmergent与PGuarantee中选择合适的发射功率，然后寻找附近的移动终端作为移动网关；步骤三，设置业务保障延时，节点在业务保障延时内收到的移动网关回复记为有效；步骤四，节点计算收到有效回复的移动终端的权重，并选择权重最大的移动网关作为一跳网关传输紧急业务数据。

【技术特征摘要】
1.一种异构网络QoS自适应自优化传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，设置节点的两种工作状态：正常工作状态与紧急工作状态，其中正常工作状态下的发射功率为PNormal，紧急工作状态下的发射功率为PEmergent或PGuarantee，两种工作状态的切换由采集到的数据值是否超过门限值决定；其中，PNormal的值为节点恰好能一跳传输至父节点的发射功率；节点进入紧急工作状态后，设置节点在紧急工作状态下的发射功率为PEmergent，业务保障发射功率为PGuarantee，当前最大发射功率为PMax；其中PGuarantee的值为节点恰好能够一跳传输至当前网关的发射功率，PMax则由节点剩余能量和节点本身的最大发射功率共同决定；节点在紧急工作状态下的发射功率为：其中，W为权重因子，WMax为权重因子的最大值，W为：W＝α·P+β·Q+γ·T+η·E+λ·H其中，P为业务优先级，Q为业务量大小，T为业务类型，E为节点剩余能量，H为节点距离移动网关的跳数；α,β,γ,η,λ为分别对应变量P、Q、T、E、H的变量系数，所述变量系数根据变量取值不同而动态可调；步骤二，当节点进入紧急工作状态时，从PEmergent与PGuarantee中选择合适的发射功率，然后寻找附近的移动终端作为移动网关；步骤三，设置业务保障延时，节点在业务保障延时内收到的移动网关回复记为有效；步骤四，节点计算收到有效回复的移动终端的权重，并选择权重最大的移动网关作为一跳网关传输紧急业务数据。2.根据权利要求1所述的异构网络QoS自适应自优化传输方法，其特征在于：步骤四中，节点完成移动网关的选择后，再次调解自身的发射功率，使紧急业务数据恰...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锦晨，欧阳玉玲，袁芝，胡宏林，单联海，
申请(专利权)人：上海无线通信研究中心，
类型：发明
国别省市：