[发明专利]拥塞控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于无线传感器网络的控制方法，特别是一种拥塞控制方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network)是一种无需固定网络作为支撑的网络形式，特别适用于军事战场、智能交通、环境监测、空间探索等领域。无线传感器网络由一个或多个汇聚节点和大量散播在某一区域内的传感器节点组成，大量传感器节点随机密布于整个被观测区域中，通过自组织的方式构成网络，协作地感知、测量、处理和发布信息。在对所探测到的信息进行初步处理之后，以多跳中继的方式将其传送给汇聚节点，然后经互联网、卫星或是移动通信网络等途径到达最终用户所在的监控中心。终端用户也可以通过监控中心对无线传感器网络进行管理和配置、发布监测任务或是收集回传数据。

无线传感器网络的一个关键设计问题是拥塞控制(Congestion Control)。由于受到体积、价格和电源供给等因素的限制，无线传感器网络的处理能力、存储能力相对较弱，因此无线传感器网络需要高效使用能量。然而在数据传输时会发生由于链路冲突或节点缓冲器溢出而形成的网络拥塞，特别是无线传感器网络具有多对一传输的特点，在数据高速传输时极易发生拥塞。网络拥塞不仅会引起分组丢失，而且会导致过多的能量消耗。拥塞控制方法用于解决如何快速、高效缓解网络拥塞，以保证网络能够正常传输数据。

目前，按照控制方式不同，现有拥塞控制方法主要分为两类：网络带宽分配方式和业务量速率调节方式。网络带宽分配方式通过增加带宽来缓解拥塞，然而无线传感器网络环境的带宽资源有限，拓扑结构不断变化，因此采用带宽分配方式进行拥塞控制不仅会存在不能保证准确地带宽分配的问题，而且会存在资源过多供给或资源供给不足的问题。业务量速率调节方式通过调节源节点或中间节点的业务量速率来进行拥塞控制，即调节其发送数据的数量及速度使其不超过链路或接收节点所能承受的能力，有助于节省网络资源。业务量速率调节方式包括二种方案，一种是端到端(end-to-end)业务量速率调节，另一种是逐跳(hop-by-hop)的业务量速率调节。实际应用表明，端到端业务量速率调节采用在每个源节点上准确地进行速率调节，虽然简化了中间节点的设计，但响应缓慢；逐跳业务量速率调节虽然能够快速响应，较其它拥塞控制方法降低了传输时延，提高了网络的吞吐量，但却很难准确地调节中间节点转发分组的传输速率，导致传输效率和能量效率偏低。

发明内容

本发明的目的是提供一种拥塞控制方法，可以准确地调节中间节点转发分组的传输速率，有效改善网络的传输效率和能量效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种拥塞控制方法，包括：

步骤1、当有数据分组需要发送时，本跳节点在媒质接入控制层测量数据分组的平均发送时间和平均到达时间，并根据所述平均发送时间和平均到达时间获得第一拥塞度量值，所述平均发送时间为每个数据分组成功发送的平均时间，所述平均到达时间为每两个相邻到达媒质接入控制层的数据分组的平均时间间隔，所述第一拥塞度量值为本跳节点当前时刻的拥塞度量值；

步骤2、本跳节点将所述第一拥塞度量值设置在所述数据分组中并广播；

步骤3、上一跳节点获得所述第一拥塞度量值，根据所述第一拥塞度量值进行业务量速率调节。

所述第一拥塞度量值为：d＝t(av)_S/t(av)_A，其中，d为第一拥塞度量值，t(av)_S为平均发送时间，t(av)_A为平均到达时间。

所述平均发送时间为：t(av)_S＝(1-w_S)×t(av)_S0+w_S×t_S，其中，t(av)_S为平均发送时间，t_S为发送新的数据分组的时间间隔，t(av)_S0为发送新的数据分组之前的平均发送时间，w_S为系数，且0＜w_S＜1。