[发明专利]无线传感器和执行器网络中数据传输的调节方法

摘要

本发明为无线传感器和执行器网络中数据传输的调节方法，当网络中某个传感器节点向执行器传输数据的初始状态为高可靠性、无拥塞状态，未达到时间限制Δ_e2a的早期，无拥塞，可靠性高的状态，T_i≤Δ_e2a，DR_i＞DR^*，CN＝0，f≤f_max，执行器调节该节点f_i+1＝min(f_iT_i/Δ_e2a，f_iDR^*/DR_i)。未达到时间限制Δ_e2a的早期，有拥塞，可靠性高的状态，T_i＜Δ_e2a，DR_i＞DR^*，CN＝1，f＞f_max，调节该节点无拥塞，低可靠性状态，T_i＞Δ_e2a，DR_i＜DR^*，CN＝0，f＜f_max，调节该节点f_i+1＝f_iDR^*/DR_i。有拥塞，可靠性低状态，T_i＞Δ_e2a，DR_i＜DR^*，CN＝1，f＞f_max，引入k≥1，调节该节点可靠性满足要求，无拥塞的状态，f＜f_max，CN＝0，保持该节点f_i+1＝f_i。本法提高网络实时性可靠性，避免能量浪费。

主权项

无线传感器和执行器网络中数据传输的调节方法，所述无线传感器和执行器含有N个簇，每个簇中含有一个执行器节点和n个传感器节点，各传感器节点和各执行器节点之间、各传感器节点之间以及各执行器节点之间均为无线连接，N和n均为大于1的整数；本方法定义f为无线传感器和执行器网络中某个传感器节点在时间间隔τ内向其所在簇的执行器发送数据的报告频率，0.5秒≤τ≤10秒，按时间间隔τ分为多个相等的决定区间，在任一个决定区间i内，传感器节点向所在簇执行器发送数据的报告频率为fi，fi+1则为该传感器节点在第i+1个决定区间内，向所在簇执行器发送数据的报告频率；fmax为某个传感器节点在无拥塞情况下在时间间隔τ内向其所在簇的执行器发送数据的最大报告频率；可靠性参数DRi为网络中某个执行器节点，在第i个决定区间内实际接收到的数据包的数量，DR*为事件的有时延约束的可靠性的期望值，执行器计算在第i个决定区间内可靠性指标ηi＝DRi/DR*；实时性参数包括三个时延参数：事件传输延时Γtran，事件处理延时Γproc，事件执行延时Γcct，Δe2a为三者之和的网络限定值，Γtran，Γproc，Γcct的值分别在网络中实际测量所得，Δe2a≥Γtran+Γproc+Γcct；在一个决定区间i内，事件达到具有时延约束的可靠性DR*，需要的时间为Ti，Ti≤τ；本方法定义最佳工作点1‑ε＜ηi＜1+ε，0≤ε≤0.05；传感器节点向执行器节点传输的事件数据包的头部带有拥塞通知CN，当上一个决定区间中已经出现了拥塞情况，CN＝1；当上一个决定区间中无拥塞情况，CN＝0；某个传感器节点向所在簇执行器节点发送数据的事件传输状态为如下5种，i无拥塞，可靠性低，该传感器节点事件的传输状态为：CN＝0，f＜fmax，η＜1‑ε；ii无拥塞，可靠性高，该传感器节点事件的传输状态为：CN＝0，f≤fmax，η＞1+ε；iii有拥塞，可靠性高，该传感器节点事件的传输状态为：CN＝1，f＞fmax，η＞1；iv有拥塞，可靠性低，该传感器节点事件的传输状态为：CN＝1，f＞fmax，η＜1；v无拥塞，可靠性满足要求，即最佳工作状态区，该传感器节点事件的传输状态为：CN＝0，f＜fmax，1‑ε≤η≤1+ε；本方法其特征在于：在上述无线传感器和执行器网络中，将网络中某个传感器节点向执行器传输数据的初始状态设置为高可靠性，无拥塞的状态，在未达到时间限制Δe2a的早期，无拥塞，可靠性高的状态，此时该传感器节点事件的传输状态为Ti≤Δe2a，DRi＞DR*，CN＝0，f≤fmax，执行器调节该传感器节点的报告频率fi+1＝min(fiTi/Δe2a，fiDR*/DRi)。