[發(fā)明專(zhuān)利]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的采樣任務(wù)負(fù)載均衡與容錯(cuò)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410727348.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104486795A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭得科;趙亞威;周曉磊;陳濤;羅來(lái)龍;謝俊杰;陳洪輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04W28/08
• 分類(lèi)號(hào): H04W28/08;H04W84/18
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專(zhuān)利代理有限公司 11403
• 代理人: 李弘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種基于數(shù)據(jù)共享的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的采樣任務(wù)負(fù)載均衡與容錯(cuò)方法。

背景技術(shù)

無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是由大量廉價(jià)微型的傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信的方式組成的多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。這在地震、火山預(yù)警，鐵軌故障檢測(cè)，生態(tài)保護(hù)區(qū)環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域得到了普遍的應(yīng)用。將傳感器按照一定的方式部署在美國(guó)金門(mén)大橋上，傳感器可以感知因?yàn)榈卣鸲a(chǎn)生的震動(dòng)，通過(guò)分析采集到的震動(dòng)數(shù)據(jù)有助于對(duì)地震探測(cè)和震后救災(zāi)工作提供快速的信息支持；利用部署在鐵軌上的傳感器采集鐵軌震動(dòng)的聲波，通過(guò)分析聲波的特點(diǎn)有助于檢測(cè)鐵軌是否出現(xiàn)故障等意外情況，有助于鐵軌維護(hù)，避免因此導(dǎo)致的事故；這些應(yīng)用具有共同的特點(diǎn)，即：因?yàn)榻痖T(mén)大橋下、火山口、鐵軌都是人跡罕至的地方，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)按照一定的方式部署后很難進(jìn)行調(diào)整，而且系統(tǒng)應(yīng)該具有高可用性，在完成監(jiān)測(cè)任務(wù)的情況下，保持較長(zhǎng)時(shí)間的工作狀態(tài)。這幾乎是每個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)共有的特點(diǎn)，除此之外這些采樣的任務(wù)和傳統(tǒng)的離散方式的點(diǎn)采樣不同，它們是一種連續(xù)的區(qū)間采樣。傳統(tǒng)的點(diǎn)采樣僅僅需要傳感器采集一次數(shù)據(jù)就完成了任務(wù)，但是像利用聲波檢測(cè)鐵軌故障的應(yīng)用，需要根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)分析采集的聲波才能得出結(jié)論，僅僅在某一時(shí)刻采集一次數(shù)據(jù)沒(méi)有意義。因此傳統(tǒng)在點(diǎn)采樣上取得的研究成果并不能簡(jiǎn)單的應(yīng)用到這些實(shí)際的應(yīng)用中。

如果有采樣任務(wù)分配到傳感器上，傳感器就可以根據(jù)需求立即開(kāi)始采樣。但是當(dāng)有多個(gè)采樣任務(wù)在一定的時(shí)間內(nèi)都分配到傳感器上時(shí)，傳感器如果仍然是按照“先到先服務(wù)”(First?In?First?Service，簡(jiǎn)稱為FIFS)的策略逐一開(kāi)始采樣，那需要采樣的任務(wù)量就是這些采樣任務(wù)的簡(jiǎn)單相加。而實(shí)際中這些采樣任務(wù)存在時(shí)間重疊區(qū)，即：在某一時(shí)間段，多個(gè)采樣任務(wù)都需要采集數(shù)據(jù)，這段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)可以被多個(gè)任務(wù)共享。那么就有可能通過(guò)優(yōu)化調(diào)度的采樣策略，讓盡可能多的采樣任務(wù)在重疊區(qū)采樣。保證在完成采樣任務(wù)的前提下減少采樣的任務(wù)量。通過(guò)減少采樣的任務(wù)量可以節(jié)省傳感器的能源，提高傳感器和整個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的生命周期，同時(shí)采集的數(shù)據(jù)量減少也會(huì)緩解網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膲毫Γ苊庖驗(yàn)榫W(wǎng)絡(luò)擁塞引起的數(shù)據(jù)丟失和重傳。

傳統(tǒng)的點(diǎn)采樣都是假設(shè)采樣任務(wù)可以在某一時(shí)刻由傳感器一次采樣完成。但實(shí)際上很多應(yīng)用都會(huì)給每個(gè)采樣任務(wù)分配一個(gè)時(shí)間窗口，在這個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)完成采樣任務(wù)而不是精確地限制在某一時(shí)刻完成。當(dāng)多個(gè)采樣任務(wù)分配到一個(gè)傳感器上時(shí)，某些采樣任務(wù)的時(shí)間窗口很有可能出現(xiàn)重疊。而現(xiàn)有技術(shù)并沒(méi)有解決在重疊的時(shí)間區(qū)的采樣任務(wù)之間存在數(shù)據(jù)共享時(shí)，優(yōu)化采樣的問(wèn)題。現(xiàn)有的采樣方法缺乏有效的負(fù)載均衡和容錯(cuò)機(jī)制，樹(shù)形多跳的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)缺乏效率、穩(wěn)定性與魯棒性。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中采樣方法缺乏有效的負(fù)載均衡和容錯(cuò)機(jī)制，樹(shù)形多跳的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)缺乏效率、穩(wěn)定性與魯棒性的問(wèn)題，目前尚未有有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中采樣方法缺乏有效的負(fù)載均衡和容錯(cuò)機(jī)制，樹(shù)形多跳的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)缺乏效率、穩(wěn)定性與魯棒性的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提出一種基于數(shù)據(jù)共享的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的采樣任務(wù)負(fù)載均衡與容錯(cuò)方法，能夠?yàn)椴蓸臃椒ㄓ行У呢?fù)載均衡和容錯(cuò)機(jī)制，提高樹(shù)形多跳的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的效率、穩(wěn)定性與魯棒性。

基于上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于數(shù)據(jù)共享的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的采樣任務(wù)負(fù)載均衡與容錯(cuò)方法，包括：

樹(shù)形無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的根節(jié)點(diǎn)0接收到至少兩個(gè)連續(xù)采樣任務(wù)，獲取所有連續(xù)采樣任務(wù)的采樣信息，采樣信息包括每個(gè)連續(xù)采樣任務(wù)t的開(kāi)始時(shí)刻b、結(jié)束時(shí)刻e、采樣時(shí)間長(zhǎng)度l，其中，連續(xù)的采樣任務(wù)是指持續(xù)采樣一定時(shí)間且不能中斷的采樣任務(wù)；樹(shù)形無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的根節(jié)點(diǎn)0將的每個(gè)連續(xù)采樣任務(wù)t分配到k個(gè)不同的傳感器上采集r次；所有傳感器按照分配到的連續(xù)采樣任務(wù)進(jìn)行采樣，并回傳數(shù)據(jù)。