專(zhuān)利名稱(chēng)：一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳采樣頻率分配方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳采樣頻率分配方法及裝置。
背景技術(shù)：
一個(gè)典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量廉價(jià)傳感器節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)包括傳感器模塊、處理器模塊、無(wú)線通信模塊和能量供應(yīng)模塊，它們能夠在不同的環(huán)境中迅速被部署，通過(guò)無(wú)線自組成的形式組網(wǎng)，感知數(shù)據(jù)并通過(guò)無(wú)線通信以多跳中繼方式將數(shù)據(jù)匯集到數(shù)據(jù)處理中心，使人們可以不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，實(shí)時(shí)獲取大量詳實(shí)而可靠的環(huán)境信息。如今，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已經(jīng)引起了全世界的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相t匕，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)擁有大量的各種類(lèi)型的傳感器節(jié)點(diǎn)。這種網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是:無(wú)中心節(jié)點(diǎn)、自組織方式組網(wǎng)、輕量型進(jìn)程的多跳路由、網(wǎng)絡(luò)頻寬低、無(wú)線電通信半徑和電池容量有限等。這些特點(diǎn)為其在復(fù)雜多變的環(huán)境中的大規(guī)模應(yīng)用帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。為了在動(dòng)態(tài)路由中，通過(guò)低延遲數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)效用最大化(Network Utility Maximization,簡(jiǎn)稱(chēng)NUM),源節(jié)點(diǎn)需要通過(guò)不斷地與轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)交換反饋信息來(lái)調(diào)節(jié)采樣頻率直至達(dá)到最佳采樣頻率。特別是在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，采樣頻率與應(yīng)用程序的服務(wù)質(zhì)量(QoS)息息相關(guān)。一方面，采樣頻率越高，QoS就越高；另一方面，若采樣頻率過(guò)高，在傳輸過(guò)程中將會(huì)導(dǎo)致過(guò)多信道沖突、增加數(shù)據(jù)包丟失率以及重傳率，導(dǎo)致高能耗、意外延遲并降低QoS
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳采樣頻率分配方法及裝置，來(lái)解決以上背景技術(shù)部分提到的技術(shù)問(wèn)題。一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳采樣頻率分配方法，采用迭代算法，在迭代過(guò)程中:源節(jié)點(diǎn)發(fā)布數(shù)據(jù)任務(wù)信息ej (t+1)；節(jié)點(diǎn)j從源節(jié)點(diǎn)接收所述數(shù)據(jù)任務(wù)信息e」(t+1),并計(jì)算出0 (t+)；節(jié)點(diǎn)j根據(jù)所述e」(t+l)和P (t+),判斷是否打破約束條件；如果打破約束條件，則進(jìn)行更新，由節(jié)點(diǎn)j發(fā)送自身的鏈路信息至源節(jié)點(diǎn)；如果未打破約束條件，則不進(jìn)行更新；源節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述鏈路信息，發(fā)布數(shù)據(jù)任務(wù)信息至路由路徑上的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；
toon]其中，所述約束條件為
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳采樣頻率分配方法，其特征在于，采用迭代算法，在迭代過(guò)程中: 源節(jié)點(diǎn)發(fā)布數(shù)據(jù)任務(wù)信息ej(t+l); 節(jié)點(diǎn)j從源節(jié)點(diǎn)接收所述數(shù)據(jù)任務(wù)信息ej(t+l),并計(jì)算出0 (t+)； 節(jié)點(diǎn)j根據(jù)所述4(t+l)和P (t+)，判斷是否打破約束條件； 如果打破約束條件，則進(jìn)行更新，由節(jié)點(diǎn)j發(fā)送自身的鏈路信息至源節(jié)點(diǎn)；如果未打破約束條件，則不進(jìn)行更新； 源節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述鏈路信息，發(fā)布數(shù)據(jù)任務(wù)信息至路由路徑上的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)； 其中，所述約束條件為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳采樣頻率分配方法，其特征在于，所述如果打破約束條件，則進(jìn)行更新具體包括: 如果節(jié)點(diǎn)j在時(shí)間t+，滿足
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳采樣頻率分配方法，其特征在于，所述迭代過(guò)程之前還包括初始化過(guò)程，具體包括: 如果節(jié)點(diǎn)j是源節(jié)點(diǎn)，那么設(shè)置fj(0)= fmin， 其中，fj(0)表示節(jié)點(diǎn)j的初始采樣頻率，fmin表示源節(jié)點(diǎn)的最小采樣頻率，晨Iw表示節(jié)點(diǎn)j的當(dāng)前路由信息向量，I;表示幫助節(jié)點(diǎn)j轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)集合； 目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制信息包CP，收集，
4.一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳采樣頻率分配裝置，其特征在于，采用迭代算法，在迭代過(guò)程中: 第一發(fā)布模塊，用于源節(jié)點(diǎn)發(fā)布數(shù)據(jù)任務(wù)信息& (t+i)； 接收與計(jì)算模塊，用于節(jié)點(diǎn)j從源節(jié)點(diǎn)接收所述數(shù)據(jù)任務(wù)信息4(t+i)，并計(jì)算出3 (t+)； 約束條件判斷模塊，用于節(jié)點(diǎn)j根據(jù)所述& (t+i)和P (t+)，判斷是否打破約束條件；更新模塊，用于如果打破約束條件，則進(jìn)行更新，由節(jié)點(diǎn)j發(fā)送自身的鏈路信息至源節(jié)點(diǎn)；如果未打破約束條件，則不進(jìn)行更新； 第二發(fā)布模塊，用于源節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述鏈路信息，發(fā)布數(shù)據(jù)任務(wù)信息至路由路徑上的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn) 其中，所述約束條件為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳采樣頻率分配裝置，其特征在于，所述更新模塊具體包括: 第一更新單元，用于如果節(jié)點(diǎn)j在時(shí)間t+，滿足
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳采樣頻率分配裝置，其特征在于，所述迭代過(guò)程之前還包括初始化過(guò)程，具體包括: 初始設(shè)置模塊，用于如果節(jié)點(diǎn)j是源節(jié)點(diǎn)，那么設(shè)置fj(o) = ffflin, Mlw,/ei:/;其中，f j (o)表示節(jié)點(diǎn)j的初始采樣頻率，fmin表示源節(jié)點(diǎn)的最小采樣頻率，尺￡,w表示節(jié)點(diǎn)j的當(dāng)前路由信息向量，I；表示幫助節(jié)點(diǎn)j轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)集合； 控制信息包發(fā)送模塊，用于目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制信息包CP，收集RiowJ^Ljf其中表示節(jié)點(diǎn)J的當(dāng)前路由信息向量; 第三發(fā)布模塊，用于源節(jié) 點(diǎn)收到所述構(gòu)OW, je ￡;后，發(fā)布所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的e(t),e Lj到路由路徑上的所有節(jié)點(diǎn); 轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于如果節(jié)點(diǎn)j是轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，那么將接收到的所述Rjow，Je￡j加上自己的狀態(tài)信息后，轉(zhuǎn)發(fā)至源節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳采樣頻率分配方法及裝置，所述方法在迭代過(guò)程中源節(jié)點(diǎn)發(fā)布數(shù)據(jù)任務(wù)信息ej(t+1)；節(jié)點(diǎn)j從源節(jié)點(diǎn)接收所述數(shù)據(jù)任務(wù)信息ej(t+1)，并計(jì)算出β(t+)；節(jié)點(diǎn)j根據(jù)所述ej(t+1)和β(t+)，判斷是否打破約束條件；如果打破約束條件，則進(jìn)行更新，由節(jié)點(diǎn)j發(fā)送自身的鏈路信息至源節(jié)點(diǎn)，如果未打破約束條件，則不進(jìn)行更新；源節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述鏈路信息，發(fā)布數(shù)據(jù)任務(wù)信息至路由路徑上的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。通過(guò)上述迭代過(guò)程，效用函數(shù)會(huì)不斷增加，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)效用函數(shù)的增加趨勢(shì)接近0時(shí)，算法完成收斂，得到最優(yōu)解。由于只有打破上述約束條件時(shí)，源節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)才產(chǎn)生更新數(shù)據(jù)包，進(jìn)行更新，可顯著減少通信成本，所以整個(gè)迭代算法的開(kāi)銷(xiāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于經(jīng)典優(yōu)化算法。
文檔編號(hào)H04W84/18GK103249158SQ201310189800
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月20日
發(fā)明者連朔, 趙季中, 劉云浩 申請(qǐng)人:無(wú)錫賽?？萍加邢薰?br>