[發明專利]基于傳感網與蜂窩網融合的負載均衡方法

有效

• 申請號: 201110145606.0
• 申請日: 2011-06-01
• 公開（公告）號: CN102811461A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 袁芝;歐陽玉玲;單聯海;酈振紅;王海峰
• 申請（專利權）人: 上海無線通信研究中心
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W36/22
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明屬于移動無線通信技術領域，涉及一種基于傳感網與蜂窩網融合的負載均衡方法。

背景技術

無線傳感器網絡是一種新興的、極具發展潛力的網絡技術，這種網絡可以將大量簡單的節點大冗余地隨機部署在某個地區，節點之間通過自組織地組網，能夠協作地實時監測、感知和采集網絡分布區域內的各種復雜環境或監測對象的信息，并對這些信息進行網內處理，從而獲得詳盡且準確的信息，并傳送給后臺骨干網服務器或者相關觀測者。

如圖1所示，大多數無線傳感網絡應用中，傳感節點將所采集的數據傳輸到距離最近的匯聚節點(Sink)，從而形成“多對一”的匯聚型傳輸。傳統算法的數據流向多表現為“多對一”的特征，Sink的鄰居節點將充當大數據量的轉發節點功能。因此，隨著網絡規模的擴大，將不可避免地在Sink鄰居節點處形成瓶頸節點，導致網絡性能下降，甚至直接導致網絡癱瘓，因此在負載均衡場景下，首先使用移動終端作為網關節點提供簇內節點接入，當有新的網關節點移入后，能對傳感節點進行負載均衡。

如果節點由于突發業務等原因通過sink下方的簇頭節點持續向Sink節點發送數據，突顯傳感節點多跳傳輸轉發數據分布的不均衡性，將會導致Sink節點附近某些節點負載過重，長時間處于傳輸數據狀態將導致這些節點的能量耗盡，過早死亡，縮短網絡壽命。在UE可充當網關的環境下，為了延長網絡壽命，在多個UE接入點的情況下提出一種BS輔助下的負載均衡機制。此算法不僅考慮了各個UE間的負載均衡，同時也考慮了局部區域的負載均衡。

在蜂窩網與傳感網融合的架構下，移動網關的引入將有助于在蜂窩網協助下，提高傳感網的性能。在此融合網絡架構下，移動終端進入傳感網區域，作為移動網關為傳感網節點提供服務，移動終端之間如何實現負載均衡，是融合網絡中關鍵技術之一，其基本場景如圖2所示。

傳統的無線傳感器網絡中，數量龐大的節點之間往往采用多跳、自組織的無線通信方式完成網絡的初始化任務。而這種基于自組織的網絡存在著節點能量損耗不均勻、數據傳輸效率低、部署缺乏靈活性，極易產生負載不均衡，在某些熱點地區出現傳輸瓶頸節點等固有問題，往往導致其整體網絡性能劣化。

傳統的無線傳感網絡體系中，感知數據由源節點以自組織方式經過多跳傳遞到遠端Sink節點。通常情況下，這些節點具備類似的能量、儲存、計算和傳輸能力，即節點是同構的。其數據流向多表現為“多對一”的特征。隨著網絡規模的擴大，將不可避免地在Sink鄰居節點處形成瓶頸節點，各個sink網關負載的不平衡導致網絡性能下降，甚至直接導致網絡癱瘓。

為了解決此問題，可以在使用了移動手機終端作為移動網關提供接入服務的前提下，移動網關之間可以在蜂窩網絡BS控制下進行接入節點的負載均衡控制。傳統的使用網關進行負載均衡的做法是：

1、當有新傳感節點入網時，直接由其父節點進行控制，如果沒有達到父節點的負載閾值，允許此節點進行接入的請求。

2、各個sink網關及簇頭節點之間的負載并不均衡，有的負載節點較多，而有些鄰居節點則較少，無法真正意義上實現負載均衡和能量消耗的平均，從而造成某些中間節點區域因能量耗盡而提前死亡。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于傳感網與蜂窩網融合的負載均衡方法，該方法保證了即使是在負載很重的情況下網關也能做出快速響應。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案。

一種基于傳感網與蜂窩網融合的負載均衡方法，在傳感網與蜂窩網融合的系統中，作為傳感網網關的移動終端周期性的向基站匯報自身當前的負載信息；基站將全部移動終端周期性上傳的負載信息維護成負載能力映射表。

作為本發明的一種優選方式，所述負載均衡方法包括以下步驟：

步驟一，基站通過查找負載能力映射表，為負載過重的移動終端網關UE1選擇一些參與負載均衡的鄰居候選網關UEi，并將相關信息通知所述負載過重的移動終端網關UE1；

步驟二，當負載過重的移動終端網關UE1獲得鄰居候選網關UEi的相關信息后，計算各個鄰居候選網關UEi的負載能力，并選擇出負載能力最好的鄰居移動終端網關UE2來參與負載均衡；

步驟三，移動終端網關UE1向基站匯報選擇鄰居移動終端網關UE2來參與負載均衡；

步驟四，基站發送確定消息給移動終端網關UE1，并向鄰居移動終端網關UE2發送傳感節點準備加入請求；

步驟五，移動終端網關UE1向要分割出去的傳感節點發送釋放請求；