[發(fā)明專利]面向機場貨站貨物信息采集的WSN網(wǎng)絡擁塞控制調度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810035175.4
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108040016B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 李國;吳長鋒;丁建立;李永華;王家亮;王懷超
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: H04L12/801
• 分類號: H04L12/801;H04L12/851
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

1.一種面向機場貨站貨物信息采集的WSN網(wǎng)絡擁塞控制調度方法，所述的面向機場貨站貨物信息采集的WSN網(wǎng)絡擁塞控制調度方法包括按順序進行的下列步驟：

步驟1)首先將機場貨站的貨物信息進行分組，針對不同的信息分組賦予不同的初始權重，而后結合發(fā)送周期的不同，動態(tài)調整信息分組的優(yōu)先級，并根據(jù)優(yōu)先級從大到小構成信息分組發(fā)送隊列，優(yōu)先發(fā)送處于發(fā)送隊列隊頭即優(yōu)先級較高的信息分組；

步驟2)為了確保不會有過多的信息分組注入到無線鏈路中，造成無線鏈路網(wǎng)絡擁塞，利用滑動窗口對信息分組的大小進行控制；

步驟3)當利用網(wǎng)絡擁塞預測算法檢測到WSN信息采集系統(tǒng)發(fā)生網(wǎng)絡擁塞時，構建備選節(jié)點選擇模型，然后采用多屬性決策算法選擇出適合進行下一跳的分流節(jié)點，并從分流節(jié)點中選擇最優(yōu)分流節(jié)點而建立起分流傳輸路徑，以進行網(wǎng)絡擁塞流量分流，由此緩解網(wǎng)絡擁塞問題；

其特征在于：在步驟3)中，所述構建備選節(jié)點選擇模型，然后采用多屬性決策算法選擇出適合進行下一跳的分流節(jié)點，并從分流節(jié)點中選擇最優(yōu)分流節(jié)點而建立起分流傳輸路徑的具體步驟如下：

3.1.1)定義節(jié)點i的狀態(tài)為：C_i＝{x_i1,x_i2,x_i3,x_i4}，用x_ij表示節(jié)點i的屬性值，共采用網(wǎng)絡擁塞程度、剩余能量、距離原始目的節(jié)點的跳數(shù)和信道接入率四個屬性值；

3.1.2)流量網(wǎng)絡擁塞發(fā)生節(jié)點首先在n個鄰居節(jié)點中排除網(wǎng)絡擁塞節(jié)點，將無網(wǎng)絡擁塞節(jié)點作為建立分流傳輸路徑的備選節(jié)點，設備選節(jié)點的個數(shù)為m個；

3.1.3)對備選節(jié)點的屬性值進行歸一化處理，公式如下：

其中，v_ij為經(jīng)過歸一化處理后的備選節(jié)點的屬性值；m為備選節(jié)點的個數(shù)；

3.1.4)由上述經(jīng)過歸一化處理后的備選節(jié)點的屬性值生成備選節(jié)點規(guī)范矩陣，如下式所示：

對所有屬性值進行加權處理，四個屬性值的權向量(w₁,w₂,w₃,w₄)數(shù)值選擇為(0.4,0.2,0.2,0.2)，確定權向量后生成加權判斷矩陣R，如下式所示：

R＝(r_ij)_m×n＝w_j×v_ij

其中r_ij為加權判斷矩陣中的任意項；

為了簡化計算將坐標原點(x＝0,y＝0)平移到理想點位置，計算理想解集合S₊：

S₊＝{S_j⁺|j＝1,2,...,n}

其中S_j⁺由下式所得：

在備選節(jié)點的四個屬性中，網(wǎng)絡擁塞程度和距離原始目的節(jié)點的跳數(shù)絕對偏差是越小越好，屬于成本型指標即反向指標；剩余能量和信道接入率是越大越好，屬于效益型指標即正向指標；當節(jié)點i的屬性值x_ij為效益型指標時，S_j⁺的取值為max{r_ij}，當節(jié)點i的屬性值x_ij為成本型指標時，S_j⁺的取值為min{r_ij}；確定平移后的理想解：

T＝(t_ij)^m×n

其中：

t_ij＝r_ij-s_j⁺

下面進一步確定平移后的負理想解H^-；經(jīng)過平移后理想解T變成{0,...,0}，同時負理想解變?yōu)椋?/p>

H^-＝{H_j^-|j＝1,2,...,n}

其中H_j^-＝t_kj同時

步驟3.1.5)利用多屬性決策算法選擇分流節(jié)點

采用基于“垂面”距離的TOPSIS算法--正交投影法計算出各個備選節(jié)點距離最優(yōu)分流節(jié)點的垂直距離P_i，公式如下：

其中b為平移后的理想解T即0向量,c為平移后的負理想解H^-,T_i為平移后的理想解T的第i個行向量，i＝1,2...m，m為備選節(jié)點的個數(shù)；在計算垂直距離P_i過程中由于理想解、負理想解之間的距離對各方案來說為常數(shù)，故只需計算：

P_i＝|(b-c)·(b-T_i)|

b為平移后的理想解即0向量，代入上式中得：

P_i＝|(-c)·(-T_i)|

即：

步驟3.1.6)選取最優(yōu)備選節(jié)點而建立起新的分流傳輸路徑，對網(wǎng)絡擁塞流量進行分流傳輸

將得到的各個備選節(jié)點的垂直距離P_i從小到大進行排列，即為備選節(jié)點從最優(yōu)到最差的排列；選取最優(yōu)備選節(jié)點而建立起新的分流傳輸路徑，對網(wǎng)絡擁塞流量進行分流傳輸，直到系統(tǒng)穩(wěn)定并低于網(wǎng)絡擁塞閾值時，拆除新建的分流傳輸路徑，以便節(jié)省能量。