[發(fā)明專利]一種面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110084987.6
• 申請(qǐng)日: 2011-04-06
• 公開（公告）號(hào): CN102196502A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐平平;王巖;褚宏云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W28/10
• 分類號(hào): H04W28/10;H04W28/14;H04W40/04;H04W84/18
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 湯志武

1.一種面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，其特征在于該方法具體步驟如下：

步驟一：對(duì)于處在事件覆蓋范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)到事件的距離????????????????????????????????????????????????、剩余能量和節(jié)點(diǎn)之間的相關(guān)度，選擇代表節(jié)點(diǎn)；

步驟二：節(jié)點(diǎn)每隔時(shí)間檢查本地緩沖區(qū)占用情況，根據(jù)時(shí)刻節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)增量，預(yù)測(cè)下一時(shí)刻節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量，如果下一時(shí)刻緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量超過緩沖區(qū)的最大門限，則說明下一時(shí)刻可能發(fā)生擁塞，否則不會(huì)發(fā)生擁塞；

步驟三：源到匯聚節(jié)點(diǎn)sink之間的節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身到匯聚節(jié)點(diǎn)sink的距離，確定自己是遠(yuǎn)sink節(jié)點(diǎn)還是近sink節(jié)點(diǎn)；

步驟四：如果遠(yuǎn)sink節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到擁塞，就發(fā)送后向擁塞告知，告知消息沿著數(shù)據(jù)源方向傳播，收到反壓消息的節(jié)點(diǎn)采用基于流量調(diào)度的擁塞處理方法；

步驟五：如果近sink節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到擁塞，就向匯聚節(jié)點(diǎn)sink發(fā)送前向擁塞告知，匯聚節(jié)點(diǎn)sink根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)代表節(jié)點(diǎn)的速率或數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，其特征在于所述步驟一中，選擇代表節(jié)點(diǎn)的具體方法如下：

當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，處于事件覆蓋范圍的節(jié)點(diǎn)計(jì)算自身到事件的距離，如果距離小于門限，則該節(jié)點(diǎn)成為候選代表節(jié)點(diǎn)CR，否則為普通節(jié)點(diǎn)N，不向匯聚節(jié)點(diǎn)sink報(bào)告；計(jì)算候選代表集的平均能量，保留剩余能量大于平均能量的候選代表節(jié)點(diǎn)，再從這些節(jié)點(diǎn)中選取距離事件最近的節(jié)點(diǎn)成為代表節(jié)點(diǎn)；代表節(jié)點(diǎn)向周圍的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送廣播消息，宣布自身成為代表節(jié)點(diǎn)；收到廣播消息的候選代表節(jié)點(diǎn)，計(jì)算自身與代表節(jié)點(diǎn)之間的相關(guān)度；如果小于給定的節(jié)點(diǎn)之間的相關(guān)度門限，那么該節(jié)點(diǎn)放棄成為代表節(jié)點(diǎn)；重復(fù)上述步驟直到選出所有的代表節(jié)點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，其特征在于所述的步驟二中，預(yù)測(cè)下一時(shí)刻節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量的具體方法如下：

節(jié)點(diǎn)每隔時(shí)間檢查本地緩沖區(qū)占用情況；計(jì)算第個(gè)到第個(gè)時(shí)間采樣點(diǎn)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)增量，在網(wǎng)絡(luò)流量不發(fā)生異常變動(dòng)的情況下，采用指數(shù)加權(quán)平均EWMA的方法預(yù)測(cè)下一時(shí)刻節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量增量；根據(jù)得到的數(shù)據(jù)增量，和時(shí)刻緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量計(jì)算時(shí)刻節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，其特征在于所述的步驟三中，確定節(jié)點(diǎn)是遠(yuǎn)sink節(jié)點(diǎn)還是近sink節(jié)點(diǎn)的具體方法如下：

在WSN的路由建立初期，源到匯聚節(jié)點(diǎn)sink之間的節(jié)點(diǎn)記錄自身到匯聚節(jié)點(diǎn)sink的最小跳數(shù)；如果最小跳數(shù)大于閥值，則節(jié)點(diǎn)為遠(yuǎn)sink節(jié)點(diǎn)，否則節(jié)點(diǎn)為近sink節(jié)點(diǎn)；閥值取1或2。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，其特征在于所述的步驟四中，如果遠(yuǎn)sink節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到擁塞，采用方法如下：

遠(yuǎn)sink節(jié)點(diǎn)周期地檢測(cè)擁塞，一旦檢測(cè)到擁塞就向所有上行鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送擁塞告知消息，擁塞告知消息沿著數(shù)據(jù)源的方向傳播；收到擁塞告知消息的上行節(jié)點(diǎn)，向周圍鄰居節(jié)點(diǎn)廣播詢問消息；詢問消息中攜帶了該上行節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)sink的跳數(shù)；收到詢問消息的鄰居節(jié)點(diǎn)，首先檢查自身擁塞情況與到匯聚節(jié)點(diǎn)sink的跳數(shù)，如果自身不擁塞并且到匯聚節(jié)點(diǎn)sink的跳數(shù)不大于詢問消息中的跳數(shù)，報(bào)告自身緩沖區(qū)占用率、剩余能量和到匯聚節(jié)點(diǎn)sink的跳數(shù)；上行節(jié)點(diǎn)根據(jù)回復(fù)內(nèi)容，選擇緩沖區(qū)占用率小于最大緩沖區(qū)占用率、剩余能量大于最小能量門限、到匯聚節(jié)點(diǎn)sink的跳數(shù)最小的節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)；由所選的下一跳節(jié)點(diǎn)開始建立輔助路徑，并逐漸轉(zhuǎn)移業(yè)務(wù)量，直到擁塞解除；擁塞節(jié)點(diǎn)擁塞解除后，向上行節(jié)點(diǎn)發(fā)送擁塞解除消息；上行節(jié)點(diǎn)收到擁塞解除消息后，逐漸恢復(fù)主路徑傳輸業(yè)務(wù)量，最后撤銷輔助路徑。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法，其特征在于所述的步驟五中，如果近sink節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到擁塞，采用方法如下：

近sink節(jié)點(diǎn)周期檢測(cè)擁塞，一旦檢測(cè)到擁塞，就采用隱式擁塞告知，即將待發(fā)送的包的頭部的擁塞位CN置1，通知匯聚節(jié)點(diǎn)sink網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞；匯聚節(jié)點(diǎn)sink收到擁塞告知消息后，計(jì)算該時(shí)刻sink端的接收速率；然后根據(jù)應(yīng)用需求和接收的信息量，計(jì)算下一時(shí)刻的期望接收速率；最后根據(jù)絕對(duì)公平或加權(quán)公平準(zhǔn)則，對(duì)所有源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行速率分配。