一种面向容量扩展的无线传感网多信道调度方法

摘要

本发明涉及一种面向容量扩展的无线传感网多信道调度方法。本发明采用粗粒的信道分配方法，即给每棵子树分配不同的信道，通过引入协调节点，来减少节点信道切换次数和工作在不同信道上节点间的通信频率，从而使各子树的网络负载达到平衡，提高整个网络的吞吐量。本发明方法简单，不需要复杂的计算和存储空间，较适合无线传感器网络。

主权项

一种面向容量扩散的无线传感网多信道调度方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)信道选择及子树建立，具体是：1.1每个网关节点工作在不同的信道上，以周期t0广播信标Beacon包；信标Beacon包包含发送节点到网关节点的跳数、路径期望传输次数PETX和发送节点ID；所述路径期望传输次数PETX表征路径的链路质量，它是路径上各链路的链路期望传输次数ETX值之和，其中ETX是指节点在一条链路上成功传递数据所需的期望传输次数；1.2普通节点以周期t扫描各信道，其中t大于t0；在时间t内，记录接收到的信标Beacon包信息，普通节点一接收到信标Beacon包，首先判断接收信标Beacon包时的RSSI值是否大于‑75dbm，若成立，则计算当前节点到网关节点的PETX值；否则丢弃该包，继续侦听，接收其他信标Beacon包；若在t时间内，普通节点还收到它的其他潜在父节点发的信标Beacon包，只有新路径的PETX值小于当前选取路径的PETX值时，普通节点才更新选取路径；那么普通节点在一个信道上侦听t时间后，若它的选取路径存在，该路径也是最优的路径；1.3普通节点依次扫描完各个信道，选择最佳路径PETX值最小的信道作为当前节点的工作信道；1.4选择工作信道的普通节点加入各子树，周期性地将自己的孩子节点数报告给父节点；(2)信道调度，具体是：2.1协调节点周期性地扫描各个信道，接收来自网关节点的数据包，以掌握各子树的网络规模；2.2当各子树的孩子数不平衡时，协调节点向节点数最多的那个网关节点发送调度信息包；(3)节点根据调度信息重新选择加入信道，具体是：3.1网关节点接收调度信息包，并将调度信息包向下广播；3.2网络中的普通节点接收到调度信息包，转发该调度信息包，并根据包内的信息，跳转到其他信道或继续留在原信道；具体是：假如子树t_max是拥有节点数最多的子树，那子树里的节点以的概率跳出当前信道，其中是子树t_max的节点数，Δ_avr是各子树内的平均节点数；若节点确定要跳出当前信道，那它跳到其他信道，加入其他的子树的概率如下：P_i＝0,Δ_i≥Δ_avr$P_i=\frac{{\Delta }_{\mathrm{avr}}-{\Delta }_i}{\underset{t\in T,{\Delta }_i<{\Delta }_{\mathrm{avr}}}{\Sigma }({\Delta }_{\mathrm{avr}}-{\Delta }_t)},{\Delta }_i<{\Delta }_{\mathrm{avr}}$3.3选定工作信道的普通节点加入各子树，向父节点报告孩子数、发送数据包。