無線傳感器網絡傳輸調度方法探討

馮葉 陳子兆

【摘要】 隨著無線傳感器在各行業領域中的不斷應用，對其傳輸調度方法也提出更高的要求。然而從現行傳輸調度現狀看，仍存在較多弊病，究其原因在于傳輸調度方法不合理，要求引入相應的傳輸調度方法，使無線傳感器作用得以充分發揮。本文主要對傳輸調度問題以及傳輸調度的具體方法進行探析。

【關鍵詞】 無線傳感器 傳輸調度問題 傳輸調度方法

前言：作為現行人們獲取信息的重要途徑，無線傳感器網絡本身將無線傳輸、數據處理以及數據采集等功能引入其中，在許多行業領域中應用極為廣泛。但無線傳感器網絡應用下，數據周期性特點較為明顯，加上采用的資源分配方式多以固定分配為主，難以保證通信資源被合理分配，整體傳輸調度效率并不高。因此，本文對傳輸調度方法的相關研究，具有十分重要的意義。

一、無線傳感器網絡傳輸調度相關問題分析

傳輸調度問題，從廣義角度主要被界定在調度代價、調度方案、調度者、調度算法、調度目標以及調度對象等方面。而從狹義角度看，其主要圍繞MAC層分析，將調度代價具體界定為資源占用、計算復雜度方面；調度方案表現在節點收發的質量、時間等；調度者則以單個節點、匯聚節點為主；調度算法側重于描述分配無線通信資源的方法；調度目標旨在實現可靠與實時傳輸數據、節點公平；調度對象則為信道、時間等資源。對于這些問題的解決，通常要求從三方面措施著手，包括：①若有干擾關系或沖突問題在網絡節點中存在，要求及時做好通信信道、通信時隙的的分配；②假若多個報文需在節點上同時分配，此時要求做好發送中信道次序、時隙分配工作；③對節點發射功率進行優化，通過干擾范圍的減少，使傳輸難度得以降低。盡管現行無線網絡傳感器應用下，有較多傳輸調度方法引入其中，但這些方法應用下所取得的效果并不明顯，究其原因在于未做好評價傳輸調度方法工作。其中的評價指標集中表現在延時特性、資源利用率、網絡能耗、可靠性以及可擴展性等方面[1]。

二、無線傳感器網絡傳輸調度的主要方法

1、多信道與共享信道傳輸調度方法。在傳輸調度方法應用下，可采取的方法首先表現在多信道、共享信道傳輸調度方面。其中在共享信道方面，主要指有一條信道被多個節點享用的情況下，做好時隙分配工作，可在節點內部進行時隙分配，也可考慮直接采取節點時隙分配。所以在傳輸調度中，應注意將多信道方式引入其中。這種多信道傳輸調度下，需在信道調度的基礎上，完成調度時隙通信資源的過程，或者可采用共享信道中應用的節點內部或節點間分配的措施。

2、拓撲傳輸調度方法。拓撲傳輸調度作為傳輸調度的重要方法之一，其主要以網絡拓撲信息作為依托，要求的應用中對網絡拓撲結構進行掌握，同時以節點鄰居數、節點數為依據完成傳輸調度過程。需注意的是拓撲傳輸調度方法運用下，在優勢上表現為調度結果較為精確，且帶寬利用率較高，然而這種調度方式應用多集中在靜態網絡方面，拓撲結構對傳輸調度影響極為明顯，在進行網絡信息收集時，將耗費極大的開銷。這種情況下，可考慮將拓撲透明傳輸調度引入其中，可使重新分配代價、重新計算難度得以降低，即使網絡動態性較強，也較為適用。但這種方式運用下，也有網絡延時大、帶寬利用率低等弊端，所以在利用拓撲傳輸調度中，應注意對其中的利弊進行分析[2]。

3、單播與廣播傳輸調度方法。單播、廣播傳輸調度，也是當前傳輸調度的重要方法，其主要以接收者信息情況為依據。以其中單播傳輸調度為例，其一般適用于接收者信息已知情況，保證通信資源能夠分配到具體節點中。而在廣播傳輸調度方面，多適用于接收者信息未知情況，使數據發送中以廣播方式實現。這兩種方式應用下，有不同的適用對象，如鏈路激活方面可采用單播傳輸調度方式，而在節點激活方面可考慮采用廣播傳輸調度，這樣傳輸調度便可實現。

4、混合式或集中式調度。無線傳感器網絡應用下，傳輸調度方法可考慮將集中式傳輸調度引入其中，該種方法應用下本身圍繞中心管理節點開展，使節點的調度方案得以確定，在此基礎上將調度結果向各節點進行傳輸。另外，在混合式傳輸調度方面，其將分布式、集中式二者的優點引入其中，可使調度方案更為合理，保證最終的調度結果較為精確。除此之外，在傳輸調度方法選擇中，也可考慮將相應的激活傳輸調度方式引入其中，這種激活傳輸調度可細化為混合激活傳輸、鏈路激活以及節點激活等方面，不同激活方式適用環境不同，如鏈路激活對低負載單播通信較為適用，而高負載組播通信可選用節點激活方式。保證將這些方法具體用于相應的網絡環境中，能夠取得良好的傳輸調度效果[3]。

結論：傳輸調度方法的應用是提升無線傳感器應用性能的重要途徑。實際選擇傳輸調度方法中，應正確認識當前傳輸調度中存在的問題，從混合式或集中式調度、單播與廣播傳輸調度、拓撲傳輸調度以及多信道傳輸方面著手，保證在具體環境下將這些調度方法引入，以此使無線傳感器應用性能得到提高。

參 考 文 獻

[1]張曉玲，梁煒，于海斌，封錫盛. 無線傳感器網絡傳輸調度方法綜述[J]. 通信學報，2012，05：143-157.

[2]牛建軍，鄧志東，李超. 無線傳感器網絡分布式調度方法研究[J]. 自動化學報，2011，05：517-528.

[3]牛建軍，鄧志東. 基于馬爾可夫鏈的無線傳感器網絡分布式調度方法[J]. 自動化學報，2010，05：685-695.