[发明专利]一种基于排队论的中继路由休眠时间预估方法

摘要

本发明公开了一种基于排队论的中继路由休眠时间预估方法，其先确定排队论模型；然后确定工作周期内中继路由服务的数据包的总数和中继路由服务一个数据包的时间；接着计算排队论模型中的平均到达率、平均服务率和服务强度；再计算排队论模型中的服务台没有顾客可以服务的概率、平均顾客数、顾客有效到达率、顾客的平均逗留时间；最后根据顾客的平均逗留时间、工作周期内中继路由的工作时间以及终端节点初始化时间得到中继路由和终端节点的最佳休眠时间；优点是由排队论模型确定中继路由和终端节点的最佳休眠时间来降低无线传感器网络的能耗，不但比现有的低功耗技术更加简单和稳定，而且能极大地降低中继路由和终端节点的能耗来延长系统的寿命。

主权项

1.一种基于排队论的中继路由休眠时间预估方法，其特征在于包括以下步骤：①设定无线传感器网络中分布有n个终端节点、一个中继路由及一个协调器，并要求终端节点和中继路由采用ZigBee模块，要求中继路由的容量已知，其中，n≥2；然后根据无线传感器网络的结构、终端节点和中继路由所采用的模块、中继路由的容量，确定排队论模型；②在无线传感器网络中，要求中继路由和所有终端节点同步工作，并设置中继路由的工作周期为t分钟，假设中继路由的休眠时间为X秒，则在t分钟内中继路由的工作时间为60t‑X秒，并假设每个终端节点在t分钟内发送一个数据包，则中继路由在60t‑X秒内共服务了n个数据包；③在无线传感器网络中，任意选取一个终端节点，并仅仅使选取的终端节点、中继路由以及协调器之间能够正常的通信；然后在正常通信后进行实验，在t分钟内选取的终端节点只发送一个数据包的情况下，记录协调器在t分钟内接收到数据包的时间，进行多次实验后计算所记录的所有时间的平均值，并将该平均值作为中继路由服务一个数据包所需的时间，记为T，单位为秒；④令λ表示所采用的排队论模型中的平均到达率，令μ表示所采用的排队论模型中的平均服务率，令ρ表示所采用的排队论模型中的服务强度，⑤计算所采用的排队论模型中的服务台没有顾客可以服务的概率、平均顾客数、顾客有效到达率、顾客的平均逗留时间，对应记为P₀、L_S、λ_e、W_S，λ_e＝μ(1‑P₀)，W_S的单位为秒；其中，N表示中继路由的容量；⑥在无线传感器网络中，要求每个终端节点采集的数据包在中继路由中的逗留时间要小于中继路由的工作时间，使得WS≤60t‑X；然后转换WS≤60t‑X得到X≤60t‑WS，即预估得到中继路由的最大休眠时间为60t‑WS秒；再设置终端节点初始化时间，将中继路由的最大休眠时间减去终端节点初始化时间得到的差值作为中继路由和终端节点的最佳休眠时间，其中，终端节点初始化时间自行设定。