[發明專利]時間和能量約束下RWSN中消息的傳輸調度方法和系統

有效

• 申請號: 201811230413.3
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109511097B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 穆罕默德·卡拉杰;尤斯拉·本·伊薩;阿卜杜勒馬利克·巴希爾;李志武;屈挺
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W72/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

本發明提供了時間和能量約束下RWSN中消息的傳輸調度方法和系統，通過采用平衡策略、稀釋策略、使能新的通道、禁止通道、增加最低優先級的消息的周期、刪除具有較低優先級的消息等方式的選擇或組合，能夠有效管理任何添加的或者移除的消息，實現了可行的且優化的任務調度。

技術領域

本發明涉及RWSN(Reconfigurable Wireless Sensor Networks，可重新配置的無線傳感器網絡)中消息的傳輸調度方法和系統，更具體地，涉及時間和能量約束下RWSN中消息的傳輸調度方法和系統。

背景技術

WSN(Wireless Sensor Networks，無線傳感器網絡)是由部署在監測區域內的大量傳感器節點以自組織和多跳的方式構成的傳感器網絡，具有大規模、低功耗、低成本和自組織等典型特點，能夠廣泛應用于環境監測等多個領域。在WSN中，傳感器節點是由一次性的電池供電，并且傳感器節點由于計算能力低、能量有限的特點，無法獨自完成較復雜的應用。因此，網關需要將應用程序分解為多個具有優先級關系的任務，并調度到多個傳感器節點上處理。

現階段，WSN中的任務調度算法主要分為靜態調度算法和動態調度算法，靜態算法是指所有的任務——資源映射策略在調度前已經確定,而動態調度算法是指部分任務——資源映射策略是在調度期間根據實際情況確定。因此，靜態調度算法相對比較簡單、運行開銷小、對數據依賴小，但靜態調度算法對于資源的分布性以及異構性支持力度不夠，而動態調度算法很好的解決異構性分布性帶來的負載平衡問題、效應測定問題、任務遷徙問題。采用動態調度算法的WSN可以稱為RWSN，即可重新配置的無線傳感器網絡。

RWSN中降低任務完成的能耗，平衡傳感器節點的能量消耗有利于延長網絡壽命，而任務完成的實時性和可靠性是提高網絡應用性能的重要指標。但是在實際動態調度過程中，經常會出現計算時間長、能量消耗大等情況，因此，RWSN中動態調度需要綜合考慮任務完成的時間、能耗等多個QoS(Quality of Service，服務質量)性能指標，即要滿足時間約束和能量約束。

然而，現有技術中，當在RWSN中添加或者移除任務，例如消息時，通常會違反時間約束和能量約束，即會產生時間長和/或能耗高的問題。

發明內容

本發明提出了時間和能量約束下RWSN中消息的傳輸調度方法和系統，其提出了一種新的動態解決方案：采用平衡策略(Balance)、稀釋(Dilute)策略以及兩者的組合，通過設置如何以及何時執行重新配置來滿足運行時的時間約束和能量約束，本發明能夠有效管理任何添加的或者移除的消息，實現了可行的且優化的任務調度。

本發明所提供的時間和能量約束下RWSN中消息的傳輸調度方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

步驟101，節點接收消息m_i，將m_i添加到單一通道c_j中，其中，m_i∈M，M為要被傳輸的消息集合，m_i為新的周期性的消息；

步驟102，判斷系統是否是時間可行的并且能量可行的，如果是，那么在通道c_j中傳輸m_i，否則進入步驟103；

步驟103，所述節點在平衡(Balance)策略和稀疏(Dilute)策略中選擇一個策略來調度消息m_i；

步驟104，判斷系統是否是時間可行的并且能量可行的，如果是，那么就進入步驟105，否則進入步驟106；

步驟105，利用步驟103中選擇的策略傳輸m_i；

步驟106，判斷系統是否是時間可行的但是能量非可行的，如果是，那么就進入步驟107，否則進入步驟108；