[發明專利]一種多跳無線網絡的分布式免同步傳輸調度方法及系統

有效

• 申請號: 202010084566.2
• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111328109B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 裘瑩;陳志軒;徐偉強;陳文兵;梁超;柯杰
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: H04W28/14
• 分類號: H04W28/14;H04W40/22;H04W72/1263;H04W74/08;H04L1/1607;H04W4/70;H04W16/18;H04W16/22
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

1.一種多跳無線網絡的分布式免同步傳輸調度系統，其特征在于，包括：

設計模塊，用于設計單跳免同步收發調度模式，使任意節點利用一個周期內兩個或多個發送時隙重復的發送數據包確定不同節點在獨立異步運行的情況下發送時隙在確定的時延范圍內不沖突；

構建模塊，用于構建多跳無線網絡系統模型；

選擇模塊，用于發送時隙的均勻分布情況，根據所述時隙的均勻度和多跳無線網絡系統模型中端到端的延遲情況從數個節點對應的多種調度方案中選擇一種調度方案；

第一分配模塊，用于將所述選擇的調度方案分配到網絡中的所有節點；

第二分配模塊，用于若子網間存在干擾的場景，改變分配策略，使得節點與同層臨近子網的相鄰節點分配不同的調度模式；

匯聚模塊，用于使傳感節點按照采樣周期周期性的上傳數據包到匯聚節點；

應答模塊，用于在匯聚數據流中加入ACK應答機制；

分發模塊，用于使匯聚節點周期性地將數據包分發到全網所有節點。

2.根據權利要求1所述的一種多跳無線網絡的分布式免同步傳輸調度系統，其特征在于，所述設計模塊中網絡內所有節點周期相等，且每個周期內發送時隙數與節點數目相等。

3.根據權利要求2所述的一種多跳無線網絡的分布式免同步傳輸調度系統，其特征在于，所述構建模塊中還包括利用圖劃分算法進行拓撲規劃，將每個沖突域內的節點數量控制在預定范圍內，將兩個沖突域相互重疊，形成交叉區域，將一個節點放置在交叉區域，當做兩個子網的路由節點，實現多跳轉發的功能，完成子網間的通信。

4.根據權利要求3所述的一種多跳無線網絡的分布式免同步傳輸調度系統，其特征在于，所述構建模塊中還包括：

子網內節點數與單跳免同步收發調度模式包含的節點數關系為：

m≤M

其中，m表示子網內的節點數，M表示免同步的收發調度模式包含的節點數；

端到端傳輸延遲為：

其中，i,j為節點，N為網絡中節點數目，f為數據流，f_i,j為節點i向節點j發送數據包，為節點i發送第k個數據包的時間，為目的節點接收節點i發送的第k個數據包的時間；

數據包投遞率為：

其中，i_send為節點i發送數據包的周期數，j_{receive_i}為節點j接收到節點i發送數據包的周期數。

5.根據權利要求4所述的一種多跳無線網絡的分布式免同步傳輸調度系統，其特征在于，所述選擇模塊中具體為利用均勻度函數度量調度方案發送時隙的均勻分布情況；

其中，調度方案為：

其中，S為調度方案，S_i為節點i的調度模式，a_ij為發送時隙之間的時隙間隔數；

均勻度為：

其中，i,j為節點，M為免同步的收發調度模式包含的節點數，a_ij為發送時隙之間的時隙間隔數。

6.根據權利要求5所述的一種多跳無線網絡的分布式免同步傳輸調度系統，其特征在于，所述第一分配模塊中具體為利用圖染色算法，將所述選擇模塊中選擇的調度方案中包含的調度模式，分配到全網所有節點，實現全網無沖突的調度。

7.根據權利要求6所述的一種多跳無線網絡的分布式免同步傳輸調度系統，其特征在于，所述匯聚模塊具體為禁用CSMA/CA協議和CCA功能，傳感節點按照采樣周期周期性的上傳數據包到匯聚節點；為保證數據流可調度，則：

ω≥τTN

R≥Nv

C≥N

其中，R為匯聚節點的發送速率，v為其他節點的發送速率，C為匯聚節點的緩存隊列，τ為時隙，T為周期內的時隙數，ω為采樣周期，N為網絡節點數目。