[发明专利]一种无线传感器网络及其节点任务迁移方法

说明书

技术领域

本发明属于无线多媒体传感器网络技术领域，特别涉及一种基于遗传算法和积分激励机制的节点任务迁移方法。

背景技术

随着无线传感器网络应用实时性要求越来越高，节点上分配的任务在时间期限内成功完成是保证整个应用实时性的重要条件。但在无线传感器网络环境中，无线节点很容易因为能量耗竭或受到恶意节点的攻击而失效，所以当一个正在执行任务的节点即将失效时，或是已经死亡时，如何找到一种能够快速、低耗又成功率高的任务迁移方法，将失效节点上的任务迁移到其他节点上去是非常必要的，这可以在个别节点失效的情况下，保证任务的顺利执行。

发明内容

与现有技术相比，本发明的网关节点基于遗传算法对相互依赖的子任务进行分配，并将积分激励机制引入到分配算法中，从而平衡了各节点负载，延长网络生命周期；在节点失效的情况下，可将失效节点上未完成的任务迁移到其他合适的节点上，保证了任务在时间期限内完成，提高了任务分配效率及完成质量。同时，通过改进的遗传算法，改善了算法的空间探索能力，加快了进化速度，能在较短时间内获得节点的分配方案，提高了无线传感器网络的反应时间。

本发明提供了一种无线传感器网络，包括一个网关节点和多个普通节点，其特征在于：

所述网关节点和普通节点以无线多跳的方式链接而成，网关节点具有电力供应，而普通节点没有电力供应，普通节点随机布置，一旦布置好后，就不再移动。

本发明还涉及一种无线传感器网络中基于遗传算法的任务分配方法，其特征在于：

步骤一、网关节点接收一个应用指令，该指令中的应用可以被分解成多个相互依赖的子任务，用DAG任务图G＝(T,E)来描述，DAG任务图的顶点用集合T＝{T₁,T₂,...,T_n}表示，代表需要执行的子任务，其中n表示子任务的个数，每个子任务有一个时间限制deadline，子任务的执行必须在指定的deadline之前完成，DAG任务图的边用E＝{E₁,E₂,...,E_g}表示，代表子任务之间的数据依赖或控制依赖，其中g表示DAG任务图的边的个数，如果从顶点T_i到顶点T_j存在一条有向边E_ij，则说明子任务T_j的执行需要子任务T_i的输出数据；网关节点采用遗传算法对DAG任务图中的子任务进行管理和分配，具体方法如下：

(1)随机生成分配方案即染色体，构建染色体集合S

用S＝{C₁,C₂,…,C_x}表示所有的分配方案即染色体的集合，其中C是一候选方案，x是所有候选方案的数目；网关节点随机生成x个分配方案，每个分配方案就是一个染色体，每个染色体用3×n矩阵C来表示，n表示DAG任务图中的任务总数，矩阵C第一行中的(T₁,...T_i...T_n)为待分配的子任务，其从左到右的顺序根据DAG任务图中任务执行顺序决定，矩阵C第二行(V₁,...V_j...V_m)代表子任务映射的节点，矩阵C第三行(ω₁,...ω_i...ω_n)代表子任务的计算量，染色体矩阵C如下：