[发明专利]体域网中紧急数据优先传输调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于无线通信传感器的体域网络，具体是体域网中紧急数据优先传输调度方法。

背景技术

体域网(Body Area Networks)是基于无线传感器网络的一种具有特殊应用的网络，它主要是由体积小而集成度高的穿戴在人身体上或植入到人体内的传感器节点，汇集器节点，簇头节点，基站等共同形成的一个无线网络。传感器节点负责监控人体的生命体征，连续不断地检测人体的生理参数并提供实时反馈。簇头节点负责汇聚汇集器节点的数据进行初步分析并转发，是体域网和外部公共网络之间执行数据调度、发送的器件。体域网不仅在解决医疗监护上有着重要作用而且在解决人口老龄化以及缓解医疗资源相对不足的情况有着重大的作用。

目前社会上普遍存在着看病难、看病贵，难以进行实时性监控以及偏远地区的医疗资源匮乏等问题。体域网作为一种新兴技术，能够有效地改善、缓解上述问题。通过体域网的构建可以有效地对病人进行监护，及时检测出病人的异常情况，为病人诊断争取宝贵时间，同时，还可以降低病人后续康复检查成本。随着体域网在一些关键技术以及服务开发方面的突破，它的应用前景将会更加广阔。

由于无线网络具有时延的特性导致体域网也面临着数据传输具有时延危害。随着信息化和传感器技术的发展，如何解决病人突发状况时产生的紧急信号传输的时延问题是电子医疗发展过程当中亟待解决的问题。网络的时延使得电子医疗等相关对数据实时监控的领域面临巨大挑战，其主要是由传输时延(发送时延)，传播时延，处理时延和排队时延所组成的。由于体域网在我国研究时间还比较短，传感器等技术尚处于发展阶段，在针对解决排队时延的调度算法上处理尚不完善，且容易被人们忽略。将无线网络的调度算法直接应用与体域网中会存在着许多问题：（1）传统的网络条件下一般采用单队列的先来先服务(FCFS)策略。但是，这种策略在实时性、公平性等方面存在明显的不足，没有对紧急数据进行区分，可能导致高危信号长时间排队等待，从而造成难以预料的后果。（2）目前在考虑优先级因素时常采用的策略是严格优先级调度算法（PQ），它主要是通过划分多个优先级队列来对数据进行分组，并且只有当更高优先级的所有队列为空时才服务低优先级的队列。当系统每服务完一个队列时，都要先进行优先级的比较，对更高优先级的所有队列进行扫描，判断其是否为空，只有在更高优先级队列都为空的状态下才能服务下一个队列。这样就增大了系统的轮询时间，同时使得低优先级队列长期处于饥饿状态。假设系统在服务低优先级队列时有更高优先级的紧急信号传输过来，也需要等待系统将服务的队列全部发送完成之后才能检测到，没有很好的实时性。且在目前的技术中，如何对队列优先级进行合适的划分，还没有明确的界定，有些优先级高的队列可能常常为空，但是系统仍然每次轮询时都要对其进行检测，既浪费了时间，还造成了系统资源的浪费。

发明内容

本发明针对医疗服务系统中体域网的数据传输及调度过程仅需在现有的体域网体系中对一些节点系统进行改动，就可以减小紧急数据在网络传输过程中的时延，安全可靠且易于实现。本发明是基于无线网络的特性和体域网用户数据的特殊性，用可靠的数据调度策略提供了一种部署在医疗环境中能够保证用户的紧急数据优先传输的传输方案。在现有的体域网体系结构中易于实现，利用对调度算法的改进以及对紧急信号的标识，使得紧急信号的时延降低，从而使用户的紧急信号能够尽快传达到基站，保障了用户的生命安全。

本发明采用的技术方案如下：即一种体域网中紧急数据优先传输调度方法，包括紧急数据的紧急字段标记和数据调度处理步骤。其中紧急数据的紧急字段标记阶段：部署体域网中各层节点，包括采集器节点、汇集器节点、簇头节点和基站，采集器节点将采集到的数据A_i与存储于该采集器节点的基准数据B_i进行比较，当采集到的数据A_i处于正常范围时，采集器节点不对数据A_i的紧急字段进行操作，作为正常数据转发给汇集器节点；否则，采集器节点在数据A_i的紧急字段内赋优先级，并作为紧急数据传递给汇集器节点；汇集器节点接收到各采集器节点发送来的数据，处理后计算紧急程度等级，并将该紧急程度等级存储到汇集器节点即将发送的数据包的紧急字段中；数据调度处理阶段：簇头节点接收到汇集器节点发送来的数据包后进行调度，改变包数据的发送顺序，使紧急数据先传送到基站。