專利名稱：一種主動式預測的無線傳感器網絡可靠數據傳輸方法
技術領域：
本發明涉及一種主動式預測的無線傳感器網絡可靠數據傳輸方法，屬于無線傳感 器網絡中可靠數據傳輸技術領域。
背景技術：
無線傳感器網絡集傳感器技術、微機電系統(MEMS)技術、嵌入式計算技術、無線 通信技術和分布式信息處理技術于一體，通過傳感器與外界交互，完成數據采集、處理、通 信及管理等功能，廣泛應用于工業控制與監測、家庭自動化與消費電子、安全與軍事、物資 跟蹤與供應鏈管理、智能農業、環境感知和健康監測等諸多方面。應用于監測的傳感器網絡具有集中式數據收集、多跳數據傳輸、多對一流量模式 以及突發事件導致的流量突變等，容易引起網絡的局部或全局擁塞，引起信息傳輸延遲的 增大和數據的丟失，甚至引起匯聚節點BS接收不到任何信息，嚴重影響網絡數據傳輸的可 靠性；同時，由于擁塞現象的出現，造成網絡傳輸能力的下降，由此產生的重傳又會進一步 增加網絡流量，縮短了無線傳感器網絡的生存周期，并降低了信息的準確率。由于傳感器節 點存在資源有限、隨機部署、通信易受環境干擾等特點，數據可靠傳輸控制機制必須滿足自 組織、健壯性、能量高效、分布式計算等要求，且不依賴于具體的下層協議。根據無線傳感器網絡應用場景不同，控制方案側重的指標不同，采用的網絡流量 傳輸控制方法也有所差異；數據傳輸控制可以分為以下三類基于速率調整的控制、基于 流量調度的控制和基于網內處理的控制。速率調整方法是傳感器網絡中最常見的方法，其 策略是在檢測到網絡擁塞后，節點降低發送速率防止擁塞繼續向下游節點傳播，同時向上 游節點發送擁塞通告消息；上游節點根據自身狀態進行速率調整和決定是否轉發通告消息 或停止自身的數據轉發；這種方法是在節點擁塞已經發生時被動使用，網絡能量已經被消 耗。流量調度方法通過把擁塞區域的部分流量調度到附近非擁塞區域，減輕擁塞區域的流 量負載；但其常與路由協議結合使用，通用性不強。網內處理方法根據傳感器網絡應用相關 的特性，對節點轉發的數據包進行數據壓縮、丟棄或者聚合的方法；此種方法要求傳感器節 點能夠理解他們所轉發的數據，并且保證網絡數據量在一定范圍內，適用于周期性產生數 據的網絡，不適用于突發事件導致的流量突發性網絡。在無線傳感器網絡中可靠數據傳輸的研究中，目前典型的研究工作有圣卡拉蘇布 萊曼(Sankarasubramaniam)等人提出的時間到信宿可靠傳輸(ESRT)協議，該協議定義f 為源節點報告速率，根據可靠性度量Π的值，定義第i個時間間隔時的網絡狀態(按照報 告速率f遞增的狀態變化進行排序)，把網絡分成無擁塞低可靠性、無擁塞高可靠性、最佳 操作范圍、有擁塞高可靠性以及有擁塞低可靠性等5個狀態，達到了在減輕擁塞的同時提 高可靠性的目的。萬等人提出的CODA協議結合開環控制和閉環控制方式來解決可靠傳輸 問題，節點在擁塞區域丟棄數據包并采用“加性增、乘性減”的方式調節數據源速率。卡雷 拉斯(Karenos)等提出了基于分簇的網絡結構進行流量控制的COMUT協議，哨兵節點計算 本簇內通信強度，并通過分析簇內及簇見的通信強度評估網絡擁塞程度。基姆(Kim)等提出的Flush協議通過嚴格的速率控制避免網絡擁塞現象，它要求網絡滿足兩個要求①后 繼節點把接收到的數據完全傳輸后，才允許前面節點進行傳輸；②前面節點的發送速率不 能超過后繼節點。周揚帆等提出的PORT協議，采用多路徑路由機制，將報告速率調整問題 建模為優化問題，網關根據各數據源對信息逼真度的貢獻情況對當前數據源進行速率調 整。馬斯(Maciej)等采用隊列效用和嵌入式信道估計算法預測信道可用性的方法解決傳 輸可靠問題，并通過“李亞普若夫穩定性判定”證明網絡的穩定性，避免擁塞問題。陳世剛 (Shigang C.)提出了一種基于輕量級緩存管理的擁塞避免機制，規定節點向鄰居廣播自己 剩余存儲量的1/6以防止隱藏終端問題，僅在接收節點有足夠緩存容納要發送的數據分組 時，發送節點才向其發送數據。本發明提出的基于主動式預測的無線傳感器網絡數據傳輸 可靠控制算法，采用節點級與系統級結合的控制方法，綜合考慮網絡個體與整體關系，設定 傳感節點的輸入輸出速率，主動避免網絡出現擁塞現象，此發明從內容和實現方式上與已 有方法迥然不同，且進一步減小了網絡資源利用率、提高了算法的適應性。
發明內容
1、發明目的本發明主要是針對無線傳感器網絡中可靠數據傳輸技術提出的，符 合實際傳感器網絡具有集中式數據收集、多跳數據傳輸、多對一流量模式以及突發事件導 致的流量突變的情況，提高了算法在現實環境中的適應性。本發明的創新思想主要有以下兩點(1)采用單服務窗混合制排隊模型M/M/1/m對各節點進行輸入輸出速率分析，根 據匯聚節點BS的數據量要求以及節點產生數據速率，可得中間節點初始數據轉發速率；系 統運行過程中，利用隊列穩態方程和節點預設存儲閾值，得到各節點發生擁塞現象的概率 大小，相應調整節點的輸入輸出速率比值，避免網絡出現節點級擁塞現象，實現節點級數據 的可靠傳輸。(2)通過柵格中前一周期存儲資源占用量及其局部平均輸入輸出速率，預測本周 期的存儲資源占用量；利用本周期的預測值與柵格存儲閾值的關系以及預測值與前一周期 存儲資源占用量的比例，決定本周期平均輸入輸出速率調整方法，從而避免柵格內發生局 部擁塞問題，實現系統級數據的可靠傳輸。本發明的目的在于提供一種主動式預測的無線傳感器網絡可靠數據傳輸方法，它 能夠適應實際網絡環境，提高信道帶寬利用率、降低網絡能耗，解決了傳感器網絡數據傳輸 可靠性問題。該系統的模型如下在二維空間R2，節點按隨機均勻方式分布，且足夠密集；網 絡劃分為若干相同正方形柵格，其邊長為h，柵格號從左向右依次增大，且下行柵格號總大 于上行；節點根據M/M/1/m排隊論進行輸入輸出速率分析，結合存儲閾值調整各自速率；同 時，各柵格預測各自發生擁塞概率，調整平均輸入輸出速率；節點級和系統級控制方法結合 使用，解決傳感器網絡的可靠數據傳輸問題。2、技術方案為了清楚闡述本發明提出的控制實現方法，先定義一些相關的定義 和概念定義1 周期——系統運行過程中，把工作過程分為固定的若干時間片，每個時間 片就是一個周期。定義2 :A類節點——各柵格中選出的組長節點，負責記錄節點的速率并計算柵格
5平均輸入輸出速率。定義3 節點級擁塞控制——為解決單節點的擁塞問題，防止其存儲溢出所采用的 速率控制方法，稱為節點級擁塞控制。定義4:系統級擁塞控制——為解決局部柵格的擁塞問題，防止柵格內平均存儲溢 出所采用的速率控制方法，稱為系統級擁塞控制。本發明提供的一種主動式預測的無線傳感器網絡可靠數據傳輸方法，適用于具有 自組織特征的傳感器網絡系統；本發明分別對單節點及其所在柵格的局部流量進行分析； 首先，采用預先速率控制方法避免節點級擁塞現象，實現節點級數據的可靠性傳輸；然后， 根據上周期柵格內平均速率及存儲占用情況預測本周期平均輸入輸出速率，避免系統級擁 塞現象，實現系統級數據的可靠傳輸；最后，根據用戶對節點級與系統級速率的要求，分別 設置權重，得出本周期內各節點最優化傳輸速率值；達到解決傳感器網絡數據傳輸可靠性 的目的。本發明一種主動式預測的無線傳感器網絡可靠數據傳輸方法，分別采用節點級和 系統級的預測控制方法，避免傳感器網絡的擁塞現象，該方法包括如下步驟步驟一傳感器網絡劃分成若干柵格，柵格數量由網絡規模(節點數量n，監控面 積HXH)及節點通信半徑r決定；柵格大小為hXh ；假設節點通過定位算法知道自身位置； 為進行速率預測，設定周期固定長度T。步驟二 各柵格中選擇A類節點即柵格中的組長節點，記錄本周期內柵格中所有 節點的輸入輸出速率。步驟三采用單服務窗混合制排隊模型M/M/1/m對各節點進行分析；隊列達到穩 定狀態，單節點輸入輸出速率比值保持不變；當節點被占用存儲空間L大于閾值Lmax且小于 節點最大存儲量m時，相應降低輸入輸出速率比值，避免節點緩存溢出。步驟四在柵格k中，周期t-Ι結束時，A類節點Ak(t+1)根據其記錄的節點輸入 輸出速率值，計算平均輸入輸出速率λ ^α-ι)，UikU-D ；統計各節點存儲占用量，計算柵 格平均存儲占用量Lavg ；根據λ At-I)，UikU-D與E(t-l)關系，預測周期t內柵格平均 存儲占用量E(t)；再利用E(t-l)與E(t)的比值，預先調整柵格在周期t內的平均輸入輸 出速率，達到系統級控制的目的。另外，Ak(t+1)記錄柵格中剩余能量最大節點，周期t-Ι結束時，廣播其成為周期t 內的A類節點Ak(t)。步驟五根據網絡狀況，結合步驟三與步驟四，分別為節點級與系統級控制方法設 定權重；當網絡帶寬、信道質量等資源比較高時，可以增加權重α的值，使網絡整體資源有 效利用；當某節點數據轉發量較低、孩子節點較少時，可以減少權重α的值，使此節點自己 擁有的資源(存儲空間、速率等)充分利用，得到整個網絡效率最高，保證整體網絡數據傳 輸的可靠性。其中，該步驟一中，傳感器網絡劃分成若干柵格，設節點通過定位算法知道自身位 置，設定周期固定長度T的具體實現方法如下傳感器節點自組織工作在HXH的二維空間 R2，節點按隨機方式分布，且足夠密集；網絡劃分為若干相同正方形柵格，其邊長為h，柵格 數量為「(//χ//)/(Λχ/01，柵格號從左向右依次增大，且下行柵格號總大于上行；節點通信半 徑冷萬、保證同一柵格中節點都互相通信；節點根據已有定位算法獲得自身位置，從而確定其所屬柵格；節點存儲空間m，被占用空間L，閾值為Lmax ；網絡以周期為時間段進行擁塞 預測，周期長度為t。其中，該步驟二中，各柵格中選擇A類節點即柵格中的組長節點，記錄本周期內柵 格中所有節點的輸入輸出速率的具體實現方法如下網絡初始化時，每個柵格中隨機選擇 一個節點作為A類節點；系統運行過程中，每個節點產生的數據包頭部攜帶節點的剩余能 量信息，A類節點監控本柵格中各節點的能量狀況和柵格中各節點的輸入輸出速率；當新 周期t開始時，t-Ι周期的A類節點A(t-l)計算并廣播柵格平均輸入輸出速率，同時廣播 柵格中最大剩余能量的節點信息，此節點成為新周期的A類節點A(t)。其中，該步驟三中，采用單服務窗混合制排隊模型M/M/1/m對各節點進行分析；調 整節點輸入輸出速率，避免節點級緩存溢出的具體實現方法如下由于節點存儲空間有限， 采用單服務窗混合制排隊模型M/M/1/m對各節點進行分析；隊列達到平穩狀態，節點輸入/ 輸出速率比值乂 (O保持不變；當節點存儲空間L小于閾值Lmax，該節點不出現擁塞； 當Lmax < L < m，節點可能出現節點級擁塞，此時調整節點數據發送速率，避免節點級擁塞現 象，實現數據傳輸可靠性，并通過ACK消息反饋機制通告下游節點，同時迭代反饋消息至數 據源節點。其中，該步驟四的具體實現方法如下周期t-Ι中，A(t-l)記錄本柵格中節點輸入 輸出速率λ ^(t-l)，μ ^(t-l)；周期t-1結束時，A(t-l)節點計算本周期平均輸入輸出速 率λ^α)，μ ja)，并采樣統計柵格平均所占局部存儲資源Ε (t-i)；根據λ^α)，μ^α) 和E (t-1)，A (t)節點預測本周期t的存儲資源占用量E (t)；利用E(t)與柵格存儲占用關 系以及E(t)與E(t-l)的比例，決定周期t內平均輸入輸出速率調整方法，主動避免可能發 生的系統級擁塞現象。3、優點及功效本發明提供的一種主動式預測擁塞控制方法，其優勢在于結合節點級與系統級 兩種控制方法，預測網絡發生擁塞概率；在網絡發生擁塞前，主動調整節點速率，避免網絡 出現擁塞現象；減少了網絡能耗，提高了信道利用率，解決了傳感網絡擁塞問題。
圖1為本發明主動式預測可靠傳輸控制方法流程圖；圖2為本發明節點輸入輸出關系示意圖；圖3為本發明M/M/1/m平穩狀態示意圖；圖4為本發明柵格中速率調整示意具體實施例方式本發明一種主動式預測的無線傳感器網絡可靠數據傳輸方法，第一階段為采用單 服務窗混合制排隊模型M/M/1/m對各節點進行輸入輸出速率分析，得到各節點發生擁塞現 象的概率大小，相應調整節點的輸入輸出速率比值，避免網絡出現節點級擁塞；第二階段通 過柵格中前一周期存儲資源占用量以及其局部平均輸入輸出速率，預測本周期的存儲資源 占用量，得到各柵格發生擁塞現象的概率大小，相應調整柵格的平均輸入輸出速率比值，避 免網絡出現系統級擁塞；第三階段對第一階段和第二階段的輸入輸出速率分別設置權重，獲得節點的最終速率。本發明提出的無線傳感器網絡中主動式預測可靠數據傳輸控制方法，不僅適用于 監測功能的傳感器網絡，也適用于其它應用場景。下面結合附圖和具體實施例，進一步詳細說明本發明的技術方案。圖1為本發明主動式預測可靠數據傳輸控制方法流程圖。如圖1所示，在此結合 圖2，圖3和圖4，對控制方法的實現過程進行詳細說明步驟一，即101 傳感器網絡進行初始化。具體為網絡劃分成若干柵格；各節點獲 得自身初始化信息；設定網絡周期長度。(1)確定柵格結構。網絡部署在HXH的區域內，節點通信半徑為r，設定柵格為正 方形，其邊長為/^V^r/2 ；柵格數量為^=「(//x")/(k/0l ；柵格號從左向右依次增大，且下行 柵格號總大于上行；(2)節點初始化。節點數量為N，隨機均勻方式分布，自組織工作在二維空間R2上； 節點通過自身攜帶的GPS設備得到自身位置ν (X，Y)，根據柵格劃分情況，可知其所在柵格 號
々=「y//Tl*(////2-:l)+「;(V/j] O(3)周期長度設定。周期長度T是確定的值；其值必須保證每周期內柵格中各節 點至少發送一次數據。步驟二，S卩102 柵格選擇各自A類節點。具體為網絡初始化時，每個柵格中隨 機選擇一個節點作為A類節點；系統運行過程中，每個節點產生的數據包頭部攜帶節點的 剩余能量信息，A類節點監控本柵格中各節點的能量狀況和柵格中各節點的輸入輸出速率； 當新周期t開始時，t-Ι周期的A類節點A(t-l)計算并廣播柵格平均輸入輸出速率，同時 廣播柵格中最大剩余能量節點，此節點成為新周期t的A類節點A(t)。步驟三，即103 節點級擁塞控制。根據預先閾值及節點內存占用狀況，結合節點 數據輸入輸出關系(圖2所示)，利用M/M/1/m排隊論方法，調整節點輸入輸出速率，主動避 免網絡節點級擁塞問題，實現節點級數據的可靠傳輸；具體實施方法如下(1)首先得到網絡運行過程中隊列穩定狀態方程，如圖3所示。在周期t內，對節 點i進行描述，其計算過程為對0 狀態有W*^o =^f (O* A ^ Λ ( //:；(()ρ0 =ρρ0
其中P 對1狀態有 對m-1狀態有 由正則性可得 可得(5) 從而可得 節點發生擁塞的總概率為 即 (2)當節點存儲狀態L為m> L > Lmax時，擁塞可能發生，此時須調整數據產生速 率。此時節點i自身的擁塞概率為 相應ρ應該減小，調整為 (3)經過一段時間后，若L重新回到最佳區間內，即L e [0, LfflaJ則保持P值不變 (若調整P為擁塞發生時刻值，則節點可能重回擁塞狀況，導致速率抖動頻繁)。步驟四，S卩104:系統級擁塞控制，如圖4所示。根據周期t-Ι的平均輸入輸出速 率，結合柵格中節點平均內存占用大小，預測周期t平均輸入輸出速率，得到網絡系統級速 率；不失一般性，以柵格k在周期t中的情況進行描述。具體實施方法如下(1)在周期t開始時，假設柵格k中傳輸數據的節點數為X(t) = η < N/k，n為周
期t開始時柵格中活動節點數量；周期t-i內平均輸入速率為<,(〃1) = |<(〃1)/ ，周期
/ = ! /
t-Ι內平均輸出速率為乂力-一！/^-^；設①數據進入柵格讓的概率與At成正比，
/ = I/
記作bn*At，進入兩個或兩個以上數據的概率為O(At)；②數據輸出柵格k的概率與At 成正比，記作dn* Δ t，輸出兩個或兩個以上數據的概率為0 ( Δ t)。(2)為了對柵格中數據變化量進行分析，首先要得到Pn(t)的方式，即事件概率可 以分解為A、X(t) = n-1，且At內輸入柵格的數據量為1，概率為/VKO*、-ι* ΔB、X(t) =n+l，且At內輸出柵格的數據量為1，概率為UO* A丨》“；C、X(t) = n，且At內沒有進入也沒有輸出的數據量，即數據量沒有變化，概率為 P (t) X [ \-d JU-b * tu}0(3)根據(2)描述，對柵格中數據量進行分析按照全概率公式有 可得關于Pn (t)的微分方程為 由式(12)可得微分方程為 式(13)的求解過程非常復雜，并且沒有簡單的結果；只需得到X(t)的期望值 E(X(t))(簡單記作E(t))即可 對式(13)求導并將(14)代入得 (4)根據(3)的分析，結合(2)，可得單位時間內柵格中輸入輸出數據量 由式(16)得柵格內數據的變化期望值為 故可得柵格中存儲量的變化比例為 當O彡E (t)彡n*Lmax時，平均速率保持周期t_l不變。若n*m > E (t) > n*Lmax， xavgk(t)-yavgk(t)應減少；故平均速率差調整為 步驟五，即105 獲得節點真正輸入輸出速率。綜合考慮節點級和系統級速率狀 況，分別為其加權系數，得到節點真正輸入輸出速率。具體實施方法如下
示為
根據104和105，設置節點級及系級輸入輸出速率權重α，節點真正的速率應該表
周期t內輸入速率 周期t內輸出速率 經過節點級和系統級結合的速率預控制調節后，各節點的輸入輸出速率由式(20) (21)決定。該方式可以綜合考慮個體與整體之間的關系；當網絡帶寬、信道質量等資源比 較高時，可以增加權重α的值，使網絡整體資源有效利用；當某節點數據轉發量較低、孩子 節點較少時，可以減少權重α的值，使此節點自己擁有的資源(存儲空間、速率等)充分利 用，得到整個網絡效率最高的目的。綜上五大步驟即101 105所述，本發明提供了一種主動式預測的無線傳感器網
10絡可靠數據傳輸方法。利用單服務窗混合制排隊模型M/M/1/m對各節點進行輸入輸出速率 分析，得到單節點速率調整方式；利用周期t-i的平均輸入輸出速率，結合柵格中節點平均 內存占用大小，預測周期t內節點平均輸入輸出速率，得到網絡系統級速率。由以上分析，本發明能夠適應實際網絡環境，提高信道帶寬利用率、降低網絡能 耗，解決傳感器網絡數據傳輸可靠性問題。最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參 照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明 的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍。
權利要求
一種主動式預測的無線傳感器網絡可靠數據傳輸方法，其特征在于該方法具體步驟如下步驟一傳感器網絡劃分成柵格形式，柵格數量由網絡規模即節點數量n，監控面積H×H及節點通信半徑r決定；柵格大小為h×h；設節點通過定位算法知道自身位置；為進行速率預測，設定周期固定長度T；步驟二各柵格中選擇A類節點即柵格中的組長節點，記錄本周期內柵格中所有節點的輸入輸出速率；步驟三采用單服務窗混合制排隊模型M/M/1/m對各節點進行分析；隊列達到穩定狀態，單節點輸入輸出速率比值保持不變；當節點被占用存儲空間L大于閾值Lmax且小于節點最大存儲量m時，相應降低輸入輸出速率比值，避免節點緩存溢出；步驟四在柵格k中，周期t-1結束時，A類節點Ak(t+1)根據其記錄的節點輸入輸出速率值，計算平均輸入輸出速率λik(t-1)，μik(t-1)；統計各節點存儲占用量，計算柵格平均存儲占用量Lavg；根據λik(t-1)，μik(t-1)與E(t-1)關系，預測周期t內柵格平均存儲占用量E(t)；再利用E(t-1)與E(0的比值，預先調整柵格在周期t內的平均輸入輸出速率，達到系統級控制的目的；另外，Ak(t+1)記錄柵格中剩余能量最大節點，周期t-1結束時，廣播其成為周期t內的A類節點Ak(t)；步驟五根據網絡狀況，結合步驟三與步驟四，分別為節點級與系統級控制方法設定權重；當網絡帶寬、信道質量資源比較高時，可以增加權重α的值，使網絡整體資源有效利用；當某節點數據轉發量較低、孩子節點較少時，可以減少權重α的值，使此節點自己擁有的資源即存儲空間、速率充分利用，得到整個網絡效率最高，保證整體網絡數據傳輸的可靠性。
2.根據權利要求1所述的一種主動式預測的無線傳感器網絡可靠數據傳輸方法，其特 征在于該步驟一中，傳感器網絡劃分成柵格形式，設節點通過定位算法知道自身位置，設 定周期固定長度Τ，其具體方法如下傳感器節點自組織工作在HXH的二維空間R2，節點按隨機方式分布，且足夠密集；網 絡劃分為相同正方形柵格形式，其邊長為h，柵格數量為「(//x")/(k/^，柵格號從左向右 依次增大，且下行柵格號總大于上行；節點通信半徑冷萬/ ，保證同一柵格中節點都互相通 信；節點根據已有定位算法獲得自身位置，從而確定其所屬柵格；節點存儲空間m，被占用 空間L，閾值為Lmax ；網絡以周期為時間段進行擁塞預測，周期長度為t。
3.根據權利要求1所述的一種主動式預測的無線傳感器網絡可靠數據傳輸方法，其特 征在于該步驟二中，各柵格中選擇A類節點即柵格中的組長節點，記錄本周期內柵格中所 有節點的輸入輸出速率；其具體方法如下網絡初始化時，每個柵格中隨機選擇一個節點作為A類節點；系統運行過程中，每個節 點產生的數據包頭部攜帶節點的剩余能量信息，A類節點監控本柵格中各節點的能量狀況 和柵格中各節點的輸入輸出速率；當新周期t開始時，t-Ι周期的A類節點A(t-l)計算并 廣播柵格平均輸入輸出速率，同時廣播柵格中最大剩余能量的節點信息，此節點成為新周 期的A類節點A (t)。
4.根據權利要求1所述的一種主動式預測的無線傳感器網絡可靠數據傳輸方法，其特征在于該步驟三中，采用單服務窗混合制排隊模型M/M/1/m對各節點進行分析；調整節點 輸入輸出速率，避免節點級緩存溢出；其具體方法如下由于節點存儲空間有限，采用單服務窗混合制排隊模型M/M/1/m對各節點進行分析； 隊列達到平穩狀態，節點輸入/輸出速率比值P = < (0保持不變；當節點存儲空間L小 于閾值Lmax，該節點不出現擁塞；當Lfflax < L < m，節點可能出現節點級擁塞，此時調整節點 數據發送速率，避免節點級擁塞現象，實現數據傳輸可靠性，并通過ACK消息反饋機制通告 下游節點，同時迭代反饋消息至數據源節點。
5.根據權利要求1所述的一種主動式預測的無線傳感器網絡可靠數據傳輸方法，其特 征在于該步驟四的具體實現方法如下周期t-i中，A(t-1)記錄本柵格中節點輸入輸出速率λ At-I)，UikU-D ；周期t-1 結束時，A (t-1)節點計算本周期平均輸入輸出速率λ^α)，μ^α)，并采樣統計柵格平均 所占局部存儲資源E (t-Ι)；根據λ^α)，μ^α)和E(t-i)，A(t)節點預測本周期t的存儲資源占用量E(t)；利用 E(t)與柵格存儲占用關系以及E(t)與E(t-l)的比例，決定周期t內平均輸入輸出速率調 整方法，主動避免可能發生的系統級擁塞現象。
全文摘要
本發明一種主動式預測的無線傳感器網絡可靠數據傳輸方法，它有五大步驟一、傳感器網絡劃分成若干柵格，柵格數量由網絡規模及節點通信半徑r決定；二、各柵格中選擇A類節點，記錄本周期內柵格中所有節點的輸入輸出速率；三、采用單服務窗混合制排隊模型M/M/1/m對各節點進行分析；四、A類節點根據其記錄的節點輸入輸出速率值，計算平均輸入輸出速率，統計各節點存儲占用量，計算柵格平均存儲占用量；五、根據網絡狀況，結合三與四，分別為節點級與系統級控制方法設定權重。該方法提高了信道帶寬利用率、降低了網絡能耗，解決了傳感器網絡數據傳輸可靠性問題。它在無線傳感器網絡中可靠數據傳輸技術領域內具有實用價值和廣闊地應用前景。
文檔編號H04W28/02GK101883385SQ20101014650
公開日2010年11月10日 申請日期2010年4月12日 優先權日2010年4月12日
發明者萬江文, 于寧, 馮仁劍, 吳銀鋒, 許小豐 申請人:北京航空航天大學