[发明专利]野生动物保护传感网中能源有效的数据传输优化控制方法

摘要

本发明公开了一种野生动物保护传感网中能源有效的数据传输优化控制方法，该方法的步骤包括获取每一个移动节点的通信质量、确定移动节点在时隙内是否发送数据、确定移动节点在时隙内发送的数据包数目、更新移动节点和网关节点的队列。本发明针对野生动物保护传感网中被监测目标移动的不可预期性，以及无线通信中固有的数据传输不可靠性，将每个节点抽象为一个队列，提出了资源受限的移动传感器节点与静止网关节点间能源有效的数据传输优化控制方法。本发明提出的数据传输优化控制方案对于通信负载的估计误差具有鲁棒性，与均衡负载算法相比，本发明所提出的数据传输优化控制方案能获得更高的吞吐量。

主权项

一种野生动物保护传感网中能源有效的数据传输优化控制方法，该传感网中的节点包括移动节点、网关节点和汇聚节点，其中移动节点依附于野生动物身上；其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一，获取移动节点与网关节点间的通信质量、网关节点以及邻域内其他移动节点的队列长度信息步骤S10，在时隙t内移动节点广播一个探测数据包，所述的时隙t＝60s；步骤S11，网关节点计算发出探测数据包的移动节点与其在时隙t内的通信质量qmn(t)：在式1中，tr为移动节点的通信范围，d1＝tr/4，d2＝13/20×tr，α∈[‑0.4,0.4]，β∈[1/∞,0.1]，dmn(t)为网关节点与发出探测数据包的移动节点在时隙t内的距离，由式2计算：上式中，d0为参考距离，Pt为发送能量，Pr(d)为接收到探测数据包的信号强度，PL(d0)为参考距离的能量衰减，N(0,σ)为高斯随机变量，η为路径衰减指数；步骤S12，接收到探测数据包的网关节点发送确认数据包到移动节点，该确认数据包长度大于探测数据包；步骤S13，如移动节点收到确认数据包，则跳转至步骤二，否则跳转至步骤四；步骤二，确定移动节点在时隙t内是否发送数据比较通信质量qmn(t)和设置的阈值TR，如果qmn(t)＞TR，则令lmn(t)＝1，跳转至步骤三，否则令lmn(t)＝0，跳转至步骤四；步骤三，确定移动节点在时隙t内发送的数据包数目计算移动节点在一个时隙中与网关节点通信所消耗的能量fmn(t)：fmn(t)＝μmn(t)*e*[Rmn(t)+1]           式3上式中，e为移动节点发送或接收数据包消耗的能量，Rmn(t)为移动节点与网关节点在时隙t内的重传次数，加入限制条件求解满足最小化式4的移动节点在时隙t内可向网关节点传输的数据包数目μmn(t)：上式中，V为平衡能量损耗与发送延时的非负参数，表示数据队列的矢量；Qm(t)为移动节点在时隙t内的队列长度，Gn(t)为网关节点在时隙t内的队列长度，lmn(t)表示移动节点与网关节点在时隙t内是否可以通信，M为移动节点的个数，N为网关节点的个数，μmax为链路的固有带宽；移动节点按照计算出的数据包数目μmn(t)向网关节点发送数据；步骤四，更新移动节点和网关节点的队列计算下一时隙t+1内移动节点的队列长度Qm(t+1)：式5中，xm(t)表示在时隙t内新近加入移动节点队列的数据包数目；计算下一时隙t+1内网关节点的队列长度Gn(t+1)：式6中，yn(t)为时隙t内网关节点传输到汇聚节点的数据包数目；更新t＝t+1，返回步骤一。