[發明專利]面向機場貨站貨物信息采集的WSN網絡擁塞控制調度方法

有效

• 申請號: 201810035175.4
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108040016B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（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

一種面向機場貨站貨物信息采集的WSN網絡擁塞控制調度方法。其包括將機場貨站的貨物信息進行分組，賦予初始權重和發送周期；利用滑動窗口對信息分組的大小進行控制；構建備選節點選擇模型，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點，并從分流節點中選擇最優分流節點而建立起分流傳輸路徑，以進行網絡擁塞流量分流等步驟。本發明提供的面向機場貨站貨物信息采集的WSN網絡擁塞控制調度方法可以有效提升和確保信息傳輸的可靠性和實時性，降低信息傳輸的丟包率。

技術領域

本發明屬于機場貨站貨物信息采集技術領域，特別是涉及一種面向機場貨站貨物信息采集的WSN網絡擁塞控制調度方法。

背景技術

航空物流運輸是一種高效的現代化運輸方式，近年來我國航空物流運輸周轉量逐年增加，已經成為現代最重要的運輸方式之一。在此情況下，傳統的人工處理機場貨運中轉站的貨物信息方式已經無法滿足當前的產業需求。如何高效地完成海量的機場貨物的信息采集、傳輸及管理是當前亟待解決的問題。

無線傳感器網絡作為一種新型技術，近些年來逐漸被應用到日常生產生活中，它能夠通過各類集成化的微型傳感器節點協作完成監測、感知和采集各種環境信息或被監測對象的信息，通過隨機自組織無線通信網絡以多跳中繼方式將所感知的信息傳送到用戶終端。并且微型傳感器節點體積小、功耗小、監測精度高、易于部署、覆蓋區域大、便于遠程監控，以上眾多優點使得無線傳感器網絡可較好地應用于機場貨物信息的采集、傳輸和管理。但無線傳感網絡的大規模部署、多跳或者多對一的傳輸方式以及突發事件會導致數據流突發等原因，容易引起網絡堵塞，從而致使信息傳輸延時增大、數據丟失以及能量消耗較快，嚴重影響網絡的可靠性，結果導致網絡服務的整體質量下降。機場貨運中轉站根據實際需求具備以下特點：(1)實際機場環境中不同的機場區域位置具備不同的功能，因此不同的區域位置部署的傳感器節點密集程度也不一樣；(2)進行機場貨站貨物信息采集時，對于信息傳輸的實時性具備較高要求，故不允許大規模降低傳感器節點傳輸速度；(3)相對于戶外環境，機場貨站范圍有限且人為可接觸，故節點可以定期主動發送剩余能量信息，以便工作人員及時替換能量將要耗盡的傳感器節點。另外綜合傳感器節點本身要傳輸的機場貨物信息以及機場貨站如溫度、濕度等環境信息，機場貨站傳感器網絡中節點傳輸的數據信息類型具備多樣性特點。

針對無線傳感器網絡的特點，眾多國內外學者提出了多種WSN信息采集系統網絡擁塞控制算法。主要分為基于傳輸層的速率控制類型算法、基于信道接入層控制機制算法以及網絡層資源調度算法。

基于傳輸層的速率控制類型算法，其實現機制是一旦節點網絡擁塞發生，會給上游鄰居節點信息發送反壓信息，該反壓信息會在網絡擁塞區域廣播至源節點。上游節點在接收到該類信息之后，會根據自身網絡情況決定是否繼續轉發該類信息，其關鍵還是在于流經網絡擁塞區域的數據源及時得到網絡擁塞通告，準確調整數據發送速率。該類算法雖然能夠在短時間內減輕網絡負載壓力并緩解網絡擁塞，但是同時會影響整體網絡的實時性和可靠性，考慮貨站對貨物信息傳輸實時性要求較高的因素，該類算法并不適合應用在機場貨站WSN信息采集系統中。屬于該類別的網絡擁塞控制算法典型有SenTCP、CODA、CCBT等。

基于信道接入層控制機制算法的出現主要是因為無線鏈路級別的網絡擁塞，由于無線信道是共享信道，同一時刻只能有額定數量的鄰居節點才能加入信道進行數據傳輸。當多個鄰居節點競爭信道時，就會很容易造成網絡擁塞的發生。該類算法通過限制節點的信道接入來實現網絡擁塞緩解，雖然該類算法也能夠在短時間內并且耗費較少能量來緩解網絡擁塞問題，但是其僅適用于節點部署稀疏，網絡擁塞程度較輕的網絡，并且該種算法實際操作難度較大，考慮機場貨站信息采集網絡在不同區域節點部署稀疏程度不一致等特點，該類算法也不適合應用在機場貨站WSN信息采集系統中。屬于該類別的網絡擁塞控制算法典型有Fusion、CACC等。