[发明专利]一种高可靠的自适应MAC层调度方法

摘要

本发明公布了一种高可靠的自适应MAC层调度方法。主要解决无线传感器网络中簇头节点由于空闲侦听造成大量能耗的问题。所述方法包括：对无线传感器网络进行模型建立；生成特定帧格式，在帧控制字段中嵌入队列占用率与延时；初始化动作集合，选择概率集合以及回馈集合；协调器利用学习自动机方法与周围环境进行交互，更新其动作与状态；将整个学习过程分为三个阶段：初始阶段、探索阶段和贪婪阶段，采取相应的搜索策略；评估动作与环境交互的作用，更新反馈与选择概率集合；基于反馈集合选取决定占空比的相关参数，实现自适应的MAC层调度。本发明实施例，保证节点在运行期间内自适应调整占空比，最小化功耗，具有广泛的应用价值。

主权项

1.一种高可靠的自适应MAC层调度方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，根据无线传感器网络环境进行模型建立，将学习自动机方法应用到无线传感器网络的环境之中，将传感器网络环境模型用三位数组E＝(α，β，p)表示，其中α＝{α₁，α₂，....，α_n}表示节点的占空比集合，β＝{β₁，β₂，...，β_m}表示节点与环境交互输出的反馈信号，p＝{p₁，p₂，....，p_n}表示一系列奖惩概率；第二步，节点生成特定帧结构格式，利用帧控制字段的保留位嵌入队列占用率与排队延时等参数。具体的，每个终端设备在发送的每个数据帧的帧控制结构中嵌入队列占用率O和排队延迟D，该信息使用如图3所示的帧控制字段的3个保留位来嵌入；第三步，协调器(FFD)进行流量估算，生成一个流量自适应的占空比集合，每个协调器通过计算终端设备发送队列中的空闲监听、分组累积和延迟来估计传入业务；第四步，为协调初始化其动作集合，动作选择概率集合以及回馈集合；第五步，协调器(FFD)使用学习自动机方法(LA)方法与周围环境进行交互，采用P‑环境模型，反馈信号取值为0或‑1，若反馈信号取0时，概率定义如下：若反馈信号取‑1时，概率定义如下：第六步，选择探索策略：不同时期选择不一样的探索策略，将整个学习过程分成三个阶段，初始阶段采用循环搜索策略，探索阶段采用随机搜索策略，贪婪阶段则采用贪心策略；第七步，评估该动作与环境交互后对数据传输的影响，更新反馈集合，更新动作选择概率集合；第八步，选择动作，即基于反馈集合选择决定占空比的BO和SO标准参数，选择最优的占空比，其中，BO参数定义如下：BO＝max(4，|A|→(BI‑SD)＜δ)  (3)