[发明专利]大范围无线传感网延迟分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线自组织网络与传感器网络领域，具体涉及一种大范围无线传感网延迟分析方法。

背景技术

无线传感网络(WSNs，Wireless SensorNetworks)在建筑结构、健康监测等很多方面均有广泛的应用；而这些应用中常需要服务质量保证来满足系统需求，例如：满足实时数据传输的需求等；在影响系统服务质量的主要因素中，延迟是非常重要的一个因素。

现有技术中，对于无线传感网络，有很多延迟分析和建模方面的研究工作；例如，在随机延迟模型中，用离散马尔可夫过程来把实时理论和排队理论结合起来；再例如，一些经验主义的网络延迟模型用作端到端的延迟测量；再例如，不同于端到端的延迟模型的单跳信道访问延迟模型等；这些模型和分析均以理想的网络情况(如高通信和固定的发送通道)为基础；然而这些理想情况在实际的无线传感网络中常常不能被实现；而且，这些研究缺乏实际的大范围网络的对照和证明。

现有技术中，也有很多互联网和数据中心的延迟分析和测量方面的研究工作；例如，提示包丢失的精确延迟测量方法，其采用的是有损差量聚合器，可以测量网络中每个包的延迟引起的非常有限的额外通信开销；再例如，为了测量每个流延迟的参考延迟内插法测量方法等等。

虽然对于无线传感网络、互联网和数据中心已经有很多研究工作，但是，实际大范围可操作的无线传感网络中端到端延迟性能的测量和分析工作仍然是缺失的；并且，考虑到无线传感网络各种应用的需求，了解实际大范围网络中的延迟性能是很重要的。

但是，大范围可操作无线传感网络中延迟性能的测量和分析，存在着很大的挑战。首先，不同于互联网和数据中心，无线传感网络中存在支持每个包的延迟测量的软件部分，延迟测量依赖于网络同步；而传统的网络同步会引起额外的开销，而且考虑到包丢失，所以是不可靠的；同时，由于节点资源是有限的，而且网络的范围比较大，所以可能不能承担网络同步这样的任务。其次，对搜集到的信息进行数据分析是具有挑战性的，单个延迟的改变可能伴随着很多性能的改变；另外，从网络中搜集所需信息也会引起很高的网络开销；并且，由于资源的局限性和包丢失，信息通常是不完整的；而且，根据协议设计，延迟本身存在随机性，自动有效地从搜集到的数据中提取有用的信息是比较困难的。

综上所述，一种具有实用性的大范围无线传感网延迟分析方法是亟待提供的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种简便易行且不依赖于网络同步的大范围无线传感网延迟分析方法，用于对大范围无线传感网的延迟进行分析，且不引起额外的开销，为系统服务质量的提升提供数据支持。

(二)技术方案

本发明技术方案如下：

一种大范围无线传感网延迟分析方法，包括步骤：

S1.计算网络节点接收包时间与包传输时间之差，得到第一延迟；

S2.去除第一延迟中因不正确时间戳引起的错误，得到第二延迟；

S3.去除第二延迟中因时间戳溢出引起的错误，得到第三延迟；

S4.结合所述第三延迟，恢复不正确的延迟值，得到最终延迟。

优选的，所述步骤S2包括：

结合时钟偏移构建补偿约束；

去除不满足所述补偿约束的延迟值。

优选的，所述步骤S3包括：

去除所述第二延迟中大于时间戳最大溢出时间的延迟值。

优选的，所述时间戳最大溢出时间为4294967295毫秒。

优选的，所述步骤S4包括：

根据所述第三延迟计算不正确延迟值的偏移以及补偿；

结合所述偏移以及补偿，恢复不正确的延迟值。

(三)有益效果

本发明首先计算网络节点接收包时间与包传输时间之差，得到粗略的延迟结果，然后去除其中因不正确时间戳引起的错误以及因时间戳溢出引起的错误，恢复不正确的延迟值，得到最终延迟结果。本发明的延迟分析方法简便易行且不依赖于网络同步，能够对大范围无线传感网的延迟进行分析，且不引起额外的开销；同时本发明具有误差小的特点，主要表现为无数据包错误引起的误差，无数据包溢出引起的误差，且能恢复所有错误数据包；因此本发明可以为系统服务质量的提升提供数据支持，具有很强的实用性。

附图说明

图1是本发明的一种大范围无线传感网延迟分析方法第一延迟计算过程示意图；

图2是本发明的一种大范围无线传感网延迟分析方法应用效果示意图。

具体实施方式