[发明专利]含有睡眠机制的非精确信息网络中节点等待时间预约机制

说明书

技术领域

在含有睡眠机制的非精确信息网络中，根据状态信息参数的统计学特性，计算路径上每个节点下一次睡眠之前最佳等待时间并对其进行预约的方法，属于互联网节能技术领域，尤其涉及在延迟约束下降低非完全信息网络能量消耗的绿色网络领域。

背景技术

近年来，网络规模和能力的扩展导致网络中设备的能量消耗不断增大(参考文献：Towards Green Broadband Access Networks，P.Chowdhury，M.Tornatore，S.Sarkar，and B.Mukherjee，GLOBECOM，2009IEEE，pp.1-6，2009.)。为了应对这种趋势，“绿色网络”(参考文献：Greening of the Internet，M.Gupta and S.Singh，in Proc.ACM SlGCOMM，Vancouver，BC，Canada，Aug.2003.)的观念逐渐被应用于新一代网络的研究与规划中以降低其能量消耗。其中，使用最为广泛的策略是：允许网络中的部分节点在自身处于低数据流量状态时关闭数据收发设备，进入睡眠状态。此时，网络中需要路过该节点的数据被其上游节点的队列缓存，直到正处于睡眠的节点被重新唤醒之后，才被送回链路中继续传输。因此，上述节点睡眠机制在节约能量的同时，所需要付出的代价是以引入节点睡眠延迟的方式增加数据的端到端总延迟。

为了将延迟和能量消耗同时控制在可接受的范围，现有的文献广泛使用以下几种方法：例如在路径选择时，将节点的睡眠延迟作为路径代价的一部分，避开可能引入较大睡眠延迟的节点，数据仍然可以在满足延迟的约束下正常传输(参考文献：An average velocity-based routing protocol with low end-to-end delay for wireless sensor networks，S.C.Choi，S.L.Gong，and J.W.Lee，Communications Letters，IEEE，vol.13，pp.621-623，2009)。一旦一条路径被选出来加以使用，延迟控制策略可以通过预测数据到达路径上每个中间节点的时间，合理的安排每个中间节点的睡眠和唤醒时间，最大化这些节点的总睡眠时间(参考文献：Medium access control with coordinated adaptive sleeping for wireless sensor networks，W.Ye，J.Heidemann，and D.Estrin，IEEE/ACM Trans.Networking，vol.12，pp.493-506，Jun.2004，与Green Wave：Latency and Capacity-Efficient Sleep Scheduling for Wireless Networks，S.Guha，C.-K.Chau，and P.Basu，INFOCOM，2010Proceedings IEEE，pp.1-9，2010)。但这样做又会引入另一个问题，虽然进入睡眠状态可以节省能量，但节点频繁的在睡眠与活跃状态之间转换也会消耗可观的时间与能量(参考文献：Routing and Scheduling for Energy and Delay Minimization in the Powerdown Model，M.Andrews，A.Fernandez Anta，L.Zhang，and W.Zhao，INFOCOM，2010 Proceedings IEEE，pp.1-5，2010.)，因此有文献提出，节点周期性的将发往同一个目的节点的数据聚集起来，再以突发的方式统一进行传输，以减少节点的状态变换次数(参考文献：A fault-tolerant protocol for energy-efficient permutation routing in wireless networks，A.Datta，IEEE Tran.Comput.，vol.54，pp.1409-1421，Nov.2009)。上述这些通过对网络状态信息的分析和计算，优化节点睡眠方法中普遍存在一个问题，其都假定节点获得的网络状态信息是精确的，并且在数据在相应路径上传输的过程中不发生变化(参考文献：QoS routing in networks with uncertain parameters，D.H.Lorenz and A.Orda，IEEE/ACM Transactions on Networking，vol.6，pp.768-778，1998)。事实上，基于网络状态信息的传播延迟、数据传输中路径中间节点和链路状态的改变，以及状态信息的读取和量化误差等原因，节点无法实时获得精确的的网络状态信息。近期已有文献针对非精确网络状态信息问题，提出了对路径计算方法的改进：在该方法中，将网络状态参数的和，近似为符合正态分布的随机变量的和，并给出其概率意义上的上限，将其应用于路径代价中。从而获得概率意义上最可能满足延迟约束的路径(参考文献：Two additive-constrained path selection in the presence of inaccurate state information，Y.X.Zheng，T.Korkmaz，and W.H.Dou，Computer Communications，vol.30，pp.2096-2112，Jun.2007)。