一种基于无线多媒体传感器网络的拥塞控制方法

摘要

基于无线多媒体传感器网络的拥塞控制方法是一种基于动态优先级的速率调节机制，主要用于解决基于多媒体的无线传感器网络发生拥塞时不同应用流的QoS保护问题。本发明中的速率调节是以优先级为依据，有效避免网络中高优先级的重要流量受到拥塞的影响，还可以动态地改变重要应用流的保护力度，进一步考虑到多媒体传感器网络的特点，当发生严重拥塞时，通过对网络远端流量的重点限制，可以维持网络的高效性。该方法使用基于动态优先级的速率调节机制，对不同应用的重要度加以区分，将拥塞的影响尽可能限制在普通的应用范围内，保护高优先级应用的QoS，实现多媒体传感器网络的高效性。

主权项

一种基于无线多媒体传感器网络的拥塞控制方法，其特征在于该方法使用基于动态优先级的速率调节机制，对不同应用的重要度加以区分，将拥塞的影响尽可能限制在普通的应用范围内，保护高优先级应用的QoS，实现多媒体传感器网络的高效性，具体方法如下：步骤1：在网络初始化阶段，设定系统的速率调节时间间隔，并为不同流量设定对应的应用优先级，设三种流量类型为：URG表示关键应用，QUI表示重要应用，NOR表示普通应用；则优先级AP(URG),AP(QUI)和AP(NOR)需要满足AP(URG)＞AP(QUI)＞AP(NOR)，三者具体数值由用户根据实际情况进行设置，步骤2：网络运行中，所有节点计算拥塞指数，即节点中数据包的平均调度速率与平均服务速率的比值，据此判断拥塞级别，拥塞分I、II和III3级，步骤3：非基站任意节点i计算本地优先级LP，$\mathrm{LP}\left(i\right)={\mu }^{{\lambda }_1}*n*\mathrm{AP}\left(\mathrm{URG}\right)+{\mu }^{-{\lambda }_2}*m*\mathrm{AP}(\mathrm{QUI}+){\mu }^{-{\lambda }_3}*k*\mathrm{AP}\left(\mathrm{NOR}\right),$其中μ是可调参数，一般为2的幂次方；拥塞级别I时，λ₁=λ₂=λ₃₌0，拥塞级别II时，λ₁=λ₂=0;λ₃=1，拥塞级别III时，λ₁=0;λ₂=1;λ₃=2；n,m和k是可用于改变实际应用优先级的系统灵活参数，缺省均置为1，步骤4：非基站任意节点i计算流入优先级IP，其中C(i)表示节点i的所有子节点j的集合，步骤5：非基站任意节点i计算全局优先级GP，GP(i)=λ₄*LP(i)+IP(i)，其中参数λ₄在拥塞级别III级以下时取值为1，当拥塞级别达到III级时可由用户根据实际需要设置其为大于1的数值，步骤6：非基站任意节点i计算数据包调度间隙其中1>α>0为一常量，t_n是派遣出n个新数据包的时间间隔，步骤7：非基站任意节点计算数据包的平均服务时间t_s，t_s＝(1‑β)*t_s+β*t'_s,其中1>>0是常量，t'_s是最近发送数据包的服务时间，步骤8：基站节点按照步骤7的公式计算得到数据包平均服务时间从而计算出最大β传输率$r_s=1/\overline{t_s},$步骤9：基站节点s的子节点i计算其所获最大数据传输率步骤10：基站节点s计算数据接收速率与注入速率之差其中C(s)表示基站节点s的所有子节点i的集合，同步骤9，ω是取值接近1的常量，r_s为基站的最大数据接收速率，步骤11：基站节点的子节点i依据调整各自发送速率，步骤12：基站子节点i的下游子节点j依据调整各自发送速率，其中C(i)表示节点i的所有子节点集合，为节点i的下游子节点j的实际发送速率，步骤13：按照步骤12的方法，递推至网络末端节点，依序进行速率调整，步骤14：当系统设定的速率调节时间间隔到，重复执行步骤2～13。