[發明專利]一種基于ZigBee非公平網絡信道資源共享方法

有效

• 申請號: 201710123397.7
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106603215B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 金勇;徐仁發;葉建光;胡冰
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;G08C17/02
• 代理公司: 11275 北京同恒源知識產權代理有限公司
• 代理人: 廖曦<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明涉及一種基于ZigBee非公平網絡信道資源共享方法，包括以下步驟：(1)系統執行當前任務，進入步驟(2)；(2)倘若有新任務生成，進入步驟(3)，否則返回步驟(1)；(3)計算新任務與當前任務的優先級，倘若新任務優先級更高，搶占執行，結束；否則返回步驟(1)。本發明通過在協議棧中引入一種調度算法，綜合考慮系統穩定性、任務執行緊迫性、任務執行過程中的生存率、價值收益，實現價值收益與執行生存率的提高。本發明的反應性搶占信道方法，增加緊急任務及時獲得信道的概率，從而實現了系統穩定，增加了任務執行生存率。

技術領域

本發明屬于無線傳感網絡領域，涉及一種基于ZigBee非公平網絡信道資源共享方法。

背景技術

隨著無線傳感網絡的廣泛應用，在ZigBee網絡的應用在智能家居系統中，考慮將來家庭中聯網電器的增加，各種的任務不斷地出現，在信道資源較缺乏的情況下，這些都會導致通信量的增大，造成網絡協調器及網絡總線負載率增大，出現較多準備傳輸的數據無法發送的問題。基于CSMA-CA載波監聽協議雖然能夠避免發射沖突，但是很難解決有效利用信道的問題，因此有效無線信道資源共享方式也成為當前關注熱點。

為了合理利用信道資源，目前針對網絡ZigBee的調度有基于輪詢調度算法、基于令牌機制的ZigBee網絡調度，基于輪詢的調度算法中，協調器通過不斷詢問周邊節點的是否有數據進行發送，若有則發送數據，沒有則輪詢下一個節點。雖然采用這種方法可以合理利用信道，但是當輪詢一個終端節點恰好有數據發送給協調器時，協調器會開始接收終端發送的數據，但是當有其他節點想發送數據時，就必須等待正在發送數據的節點發送完成，如果前面有很多節點的話，即使任務比較緊迫，依然會優先完成前面節點所需要發送的任務，這樣就存在非常不合理的調度問題。

基于令牌機制的ZigBee網絡調度算法類似于輪詢策略，要求獲得虛擬令牌的才具有發送數據的資格，因此令牌在整個網絡中要求是唯一的。協調器具有周期性生成令牌的功能，防止令牌在傳遞過程中丟失，協調器將令牌輪流遞給周圍節點，節點獲得協調器發送的令牌后，檢查本節點是否需要發送數據，一旦有數據發送，則會將數據發送給相應的節點，在接收節點接受完數據后，將令牌返回給協調器，協調器在接收到令牌后再次將令牌發送給下一個節點，如果在節點傳遞過程中由于信道環境問題丟失令牌，整個網絡就會形成令牌真空環境，協調器在等待一段時間后就會自動生成令牌以解決這類問題。基于令牌機制的調度策略依然無法應對和輪詢調度同樣的問題，即無法處理突發性事件，在本節點發送數據過程中，其他節點存在緊急事務，由于沒有令牌而無法發送數據，因此只能等待到本節點及其它節點發送完，如果是較為緊急的節點任務就會由于無法及時得到處理從而產生重大損失，因此調度系統需要具備搶占信道功能來處理突事務。

在目前具有優先級調度策略當中存在從價值優先、最短執行時間、剩余空閑時間、截止期等方面來考慮，在不同的應用場景當中采用不同的調度策略，以達到特定的性能指標，如搶占次數、價值積累、截止期錯誤率等，這些方法設定了調度決策，決定了發生突發事件時，根據價值、執行時間、剩余執行時間、截止期等來查看是由哪個事件獲得執行權，但是沒有考慮到隨著連續丟棄執行任務越多，新執行任務的優先級沒有得到補償增加，在有另外任務搶占時依然可能搶占成功，因此存在浪費系統資源、提高搶占次數、減少價值收益、增加截止期錯誤率問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于ZigBee非公平網絡信道資源共享方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于ZigBee非公平網絡信道資源共享方法，包括以下步驟：

(1)系統執行當前任務，進入步驟(2)；

(2)判斷是否有新任務生成，倘若有，進入步驟(3)，否則返回步驟(1)；

(3)計算新任務與當前任務的優先級，倘若新任務優先級更高，搶占執行，結束；否則返回步驟(1)。