[发明专利]无线传感器网络节点数据缓存转发控制系统及方法

权利要求书

1.一种无线传感器网络节点数据缓存转发控制系统，所述的节点包括：

数据接收模块，在接收其它节点传输过来的数据或者自身传感器部件感知到的数据以后，将数据存放到节点缓存；其特征在于所述控制系统包括：

数据接收与缓存监控模块，在数据接收模块接收其它节点传输过来的数据或者自身传感器部件感知到的数据以后启动，首先统计本次数据接收速率，预测下一次数据接收速率，并将该预测值转发给缓存阈值计算模块；所述数据接收与缓存监控模块还检测缓存内的数据量是否达到或超过缓存阈值，如果缓存数据量超过缓存阈值则启动数据转发启动模块；

数据转发启动模块，用于启动节点的信道检测模块，该信道检测模块检测传输信道是否空闲，并将空闲状态返回数据转发启动模块，若信道忙，等待时间常数后重新启动信道检测模块，直至信道空闲；若信道空闲则启动数据转发模块和链路速率统计模块，所述数据转发模块将节点缓存内的数据依次传送给下一跳节点，并在数据转发结束后发送停止链路速率统计信令给链路速率统计模块；

链路速率统计模块，收到数据转发启动模块的信令以后，开始统计本次数据转发的状态，在收到停止统计信令以后，结束统计，并计算本次数据转发的链路速率值，并将该值发给链路稳定性预测模块；

链路稳定性预测模块，用新收到的链路速率值计算和预测下一次数据转发的数据速率，发给缓存阈值计算模块；

缓存阈值计算模块，重新计算并更新缓存阈值。

2.如权利要求1所述的无线传感器网络节点数据缓存转发控制系统，其特征在于：所述数据接收与缓存监控模块中设定有统计历史数据接收速率的滑动窗口，设定接收速率的滑动窗口的预测函数，计算预测下一个工作周期内数据接收速率，并发送给缓存阈值计算模块；所述链路稳定性预测模块中设定统计历史数据转发速率的滑动窗口，设定转发速率的滑动窗口的预测函数，计算预测下一次数据转发速率；所述缓存阈值计算模块通过计算比较前述预测得到的数据接收速率和数据转发速率关系，对定义的缓存阈值进行更新。

3.如权利要求1或2所述的无线传感器网络节点数据缓存转发控制系统，其特征在于：所述数据转发启动模块在信道忙时启动信道检测模块的等待时间常数是自行定义的时间段或一个工作周期。

4.一种基于如权利要求1所述的无线传感器网络节点数据缓存转发控制系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）节点的数据接收模块在接收其它节点传输过来的数据或者自身传感器部件感知到的数据以后，首先将数据存放到节点缓存，并启动该系统的数据接收与缓存监控模块；

（2）数据接收与缓存监控模块启动以后，首先统计本次数据接收速率，并预测下一次数据接收速率，并将该预测值转发给缓存阈值计算模块；同时，数据接收与缓存监控模块检测缓存内的数据量是否达到或超过缓存阈值，如果缓存数据量超过缓存阈值，则启动数据转发启动模块，转步骤（3），如果未超过，则继续等待数据，返回步骤（1）；

（3）数据转发启动模块启动以后，该数据转发启动模块启动节点的信道检测模块，所述信道检测模块检测传输信道是否空闲，并将空闲状态返回数据转发启动模块，若信道忙则等待时间常数后，重新启动信道检测模块进行检测，直至信道空闲，进入步骤（4）；若信道空闲则直接进入步骤（4）；

（4）数据转发启动模块启动数据转发模块和链路速率统计模块，所述数据转发模块进行数据转发，将节点缓存内的数据依次传送给下一跳节点，并在数据转发结束后发送停止链路速率统计信令给链路速率统计模块；

（5）链路速率统计模块收到数据转发启动模块的信令以后，开始统计本次数据转发的状态，在收到停止统计信令以后，结束统计，并计算本次数据转发的链路速率值，并将该值发给链路稳定性预测模块；

（6）链路稳定性预测模块用新收到的链路速率值计算和预测下一次数据转发的数据速率，发给缓存阈值计算模块；

（7）缓存阈值计算模块重新计算并向数据接收与缓存监控模块更新缓存阈值。

5.如权利要求4所述的无线传感器网络节点数据缓存转发控制方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述时间常数是自行定义的时间段或一个工作周期。

6.如权利要求4或5所述的无线传感器网络节点数据缓存转发控制方法，其特征在于：所述步骤（7）中，更新缓存阈值的方法是：

（a）在每个传感器节点上缓存阈值计算模块中定义一个缓存阈值；

（b）在数据接收与缓存监控模块中设定统计历史数据接收速率的滑动窗口，设定接收速率的滑动窗口的预测函数，计算预测下一个工作周期内数据接收速率；

（c）在链路稳定性预测模块中设定统计历史数据转发速率的滑动窗口，设定转发速率的滑动窗口的预测函数，计算预测下一次数据转发速率；

（d）通过计算比较预测得到的数据接收速率和数据转发速率关系，对缓存阈值进行更新。