一种用于IEEE802.15.4网络环境下的基于时间敏感传输和带宽优化利用方法

摘要

本发明公开了一种用于IEEE802.15.4网络环境下的基于时间敏感传输和带宽优化利用方法。首先，考虑不同节点传输数据的时间期限Di和传输应占用的时间ED(i)。另外，在分配GTS给每个节点以后，再通过有效的方法重新分配前一次调度过程中没有使用的GTS(UGTS)，提高GTS使用率从而达到提高带宽利用率。该发明在传输时间敏感业务时有很好的表现，并且可以方便地在用户终端实现。

主权项

1.一种用于IEEE802.15.4网络环境下的基于时间敏感传输和带宽优化利用方法，其特征在于：Ⅰ、时限值的微调：给定一组需要传输的数据T_i(d_i，p_i，r_i)，其中d_i为传输的时限值，p_i为需要传输的总数据量，r_i为从节点到簇头的距离；首先需要对时限值进行微调，其微调后的值定义为D_i；D_i的计算公式如下：$D_i=\left\{\begin{array}{cc}\left(\right[d_i/\mathrm{BI}]-1)\mathrm{BI}+\mathrm{CFP}+\mathrm{CAP}& \mathrm{if\; k}\ge \mathrm{CAP}+\mathrm{CFP}\\ \left(\right[d_i/\mathrm{BI}]-1)\mathrm{BI}+k& \mathrm{if\; k}>\mathrm{CAP\; and\; k}<\mathrm{CAP}+\mathrm{CFP}\\ \left(\right[d_i/\mathrm{BI}]-1)\mathrm{BI}+\mathrm{CFP}+\mathrm{CAP}& \mathrm{if\; k}\le \mathrm{CAP\; and}{d}_i\ge \mathrm{BI}\end{array}\right.---\left(1\right)$其中：k＝mod(d_i，BI)Ⅱ、传输时延的计算：计算传输每个T_i(d_i，p_i，r_i)总共需要的时间；假设T_i(d_i，p_i，r_i)分成b_i个超帧传输，则ED(i)的计算需要分为两部分：第一部分是在前b_i-1个超帧中，传输时延为(b_i-1)BI；第二部分就是T_i(d_i，p_i，r_i)在第b_i个超帧中的时延，只考虑在第b_i个超帧中处于它之前的时间；T_i(d_i，p_i，r_i)在第b_i个超帧中的时延的计算，首先给出参量的定义；(i)w：一个GTS的时间长度；(ii)S_i：T_i(d_i，p_i，r_i)在前b_i-1个超帧中占有的GTS数；(iii)F：每个GTS中包含的时隙数，在算法实现以前就定下来的；(iv)T_i(d_i，p_i，r_i)在第b_i个超帧中占有的GTS数；(v)E_delay：数据由节点传播到簇头的时间；$E_{\mathrm{delay}}(1,\mathrm{ri})=\frac{1}{R}+\frac{r_i}{v}---\left(3\right)$l为待传播的数据的长度，R为传播速率，r_i为节点传播到簇头的距离，v为数据在空中的传播速率；(vi)^*ED_i：T_i(d_i，p_i，r_i)在第b_i个BI中的帧处理需要的时延；${}^{*}\mathrm{ED}_i={\tilde{S}}_i\times w+E_{\mathrm{delay}}(f_{b_{i-1}},r_i)---\left(4\right)$(vii)*ED：第b_i个超帧中排在T_i(d_i，p_i，r_i)之前的其他节点数据占用的时延；总的传输时延为：$\mathrm{ED}\left(i\right)=(b_i-1)\mathrm{BI}+{\tilde{S}}_i\times w+E_{\mathrm{delay}}(f_{b_{i-1}},r_i)+*\mathrm{ED};---\left(5\right)$Ⅲ、Si值的计算：S_i＝min{S_imin，7-S_imin}；将S_i的值代入公式(2)得到就可以为Ti(d_i，p_i，r_i)分配具体的GTS；Ⅳ、对没有使用的GTS(UGTS)的重新分配：首先排定好T_i(d_i，p_i，r_i)的顺序，然后取队列的前3个任务安排新的UGTS，首先判断T_i(d_i，p_i，r_i)中p_i大小，将传输数据多的节点即p_i大的节点放在队列前；当出现两个或者多个p_i相等的时候，再判断时延要求d_i，将d_i小的放在队列的前面；在完成队列的排列后，考虑到一般情况下，一个CFP中UGTS最多为三个；将UGTS重新分配给队列前的两到三个T_i即可，同时考虑到公平性，每个T_i将重新分配一个UGTS。