[发明专利]具有并发数据上传和收集代价最小化的移动数据收集方法

说明书

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，具体涉及无线传感器网络的移动数据传输方法，尤其是涉及一种具有并发数据上传和收集代价最小化（DaGCM）的移动数据收集方法。

背景技术

移动数据收集用于解决静态数据收集方式存在的问题，在移动数据收集模式中，一种特殊类型的移动节点（通常称为移动收集器，本发明中简称为SenCar）被引入无线传感器网络，以使得静态传感器之间的连通变得更容易，移动收集器承担远距离的传感器的路由功能，由于传感器的部分或者全部路由由移动收集器承担，所以传感器上的能量能够被大大节约，传感器之间能量消耗的不均匀性也可以被有效地缓解，这对于具有有限能量和存储资源的传感器是非常希望的。

为了获得更加灵活的数据收集路径，研究人员利用分治方法提出了一种运动路径规划算法，该算法为实现负载平衡递归地确定路径的拐点，以及为将网络的每一部分组织成一个簇，研究人员考虑了移动性控制，提出了能产生摆渡路径以满足流需求并最小化包延迟的算法，提出了一种调度移动节点以确保不会由于缓冲区溢出而引起数据丢失的算法。Ekici等提出了一种离线启发式算法，该算法基于传感器的数据产生速率和它们的位置信息来计算周期轨迹以避免在低速移动时数据丢失。

在上述现有的移动数据收集机制中，都是采用带单个天线的移动收集器来收集数据，并且没有考虑信道的衰落对数据传输速率的影响，导致数据收集延迟较大以及能量消耗较高。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有并发数据上传和收集代价最小化（DaGCM）的移动数据收集方法，将一个传感器在一个锚点的数据收集代价定义为该传感器在移动收集器在该锚点的逗留时间内上传到移动收集器的数据量的函数，该方法允许从传感器到移动收集器并发上传数据，从而大大缩短数据收集延迟和显著地减少能量消耗，获得较高的网络吞吐量和有效的资源利用。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有并发数据上传和收集代价最小化（DaGCM）的移动数据收集方法，具体步骤如下：

步骤1、根据数据控制子算法（DCSA）迭代搜索计算传感器在每个锚点的最优产生数据量集合及其代价集合从而确定每个传感器在一次数据收集旅程中所产生的最优数据量；

步骤2、根据路由子算法（RSA）并行搜索计算流速率能量消耗代价和拥塞代价从而确定从传感器到移动收集器的最优数据路由；通过数据分割子算法（DSS）寻找最优的数据分割比例

步骤3、通过功率控制和相容性子算法（PCSA）和逗留时间分配子算法（STAS）并行搜索计算传感器的传输功率和移动收集器的逗留时间从而确定保证两个传感器兼容性的最优传输功率和移动收集器在每个锚点的最佳逗留时间。

在本发明的较佳实施方式中，所述步骤1的所述数据控制子算法（DCSA）具体步骤为：

每个传感器i在流守恒约束、链路容量约束下通过采用子梯度下降法并根据公式（1）和（2）分别获得传感器在每个锚点的最优产生数据量及其代价

yi(k+1)=[yi(k)+ϵ(k)▿D1(yi)]+---(1)]]>