一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其任務(wù)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，包括若干傳感器節(jié)點(diǎn)，所述若干傳感器節(jié)點(diǎn)被劃分為任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)、任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)和任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)；其中，任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)用于接收應(yīng)用級任務(wù)，其將應(yīng)用級任務(wù)分解成任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)可以處理的任務(wù)，并對任務(wù)進(jìn)行排序；任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)用于接收已經(jīng)被排序的節(jié)點(diǎn)級任務(wù)，并將帶有任務(wù)信息的消息發(fā)送給競標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)，并在所有任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)中選擇中標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)；任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)，其作為競標(biāo)者接收任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)發(fā)送的任務(wù)消息，根據(jù)自己的實(shí)際情況計(jì)算出完成任務(wù)的成本，并將成本信息發(fā)送給任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)以供挑選，被選中的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)處理任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)分配的任務(wù)。
【專利說明】一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其任務(wù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其任務(wù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)后，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)由最初的軍事領(lǐng)域擴(kuò)展到其他諸多領(lǐng)域，能夠完成諸如災(zāi)難騎警與救助、家庭健康檢測、空間探索等傳統(tǒng)系統(tǒng)無法完成的任務(wù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的任務(wù)分配是一個歷久彌新的研究領(lǐng)域。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般都是部署之后就基本很少人工進(jìn)行管理和干預(yù)，所以就產(chǎn)生自主任務(wù)分配的需求。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有自組織性、動態(tài)性等特點(diǎn)，同時又有著網(wǎng)絡(luò)通信資源受限，節(jié)點(diǎn)之間存在通信沖突的問題，這就需要合理設(shè)計(jì)任務(wù)分配算法，減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能耗，從而延長節(jié)點(diǎn)的生命周期。相關(guān)文獻(xiàn)如下:
[0003]申請?zhí)枮?01010033866.4，名稱為“基于協(xié)商的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)任務(wù)分配方法”的中國發(fā)明專利申請公開的技術(shù)方案為:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)作為招標(biāo)方發(fā)布招標(biāo)啟事，等待競標(biāo)方出價；收到競標(biāo)邀請的節(jié)點(diǎn)根據(jù)對待分配任務(wù)的可完成度以及其當(dāng)前剩余能量來決定是否參與競標(biāo)，決定參與競標(biāo)的節(jié)點(diǎn)作為競標(biāo)方就待分配任務(wù)的各個屬性進(jìn)行出價；招標(biāo)方采用多屬性效用函數(shù)來評價與競標(biāo)方的協(xié)商過程中各竟標(biāo)方的出價方案，然后選擇標(biāo)的。在該申請中，只考慮了任務(wù)分配過程中的招標(biāo)環(huán)節(jié)和中標(biāo)環(huán)節(jié)，具有一定的局限性。
[0004]傳統(tǒng)的協(xié)商方法中，管理者針對大量普通節(jié)點(diǎn)進(jìn)行招標(biāo)，這既極大的增加了網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，又加重了管理節(jié)點(diǎn)的管理負(fù)擔(dān)。同時，普通節(jié)點(diǎn)投標(biāo)時，要等到中標(biāo)結(jié)果出來后才能退出競標(biāo)，這也增加了節(jié)點(diǎn)的能量消耗。
[0005]本發(fā)明的有益效果為:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其任務(wù)處理方法，在投標(biāo)過程中，通過對競標(biāo)方出價設(shè)定門檻減少投標(biāo)點(diǎn)的范圍，根據(jù)競標(biāo)方出價來設(shè)定各自的競標(biāo)等待時間，以減少網(wǎng)絡(luò)的能量消耗和通信沖突；采用第二低價密封拍賣方法，使得節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己的真實(shí)情況進(jìn)行報(bào)價，從而提高任務(wù)分配效率及完成質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其任務(wù)處理方法，從而優(yōu)化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，改善運(yùn)行效率，提高網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時性。
[0007]本發(fā)明提供了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，包括若干傳感器節(jié)點(diǎn)，每個傳感器節(jié)點(diǎn)具有處理器和無線射頻模塊。
[0008]更進(jìn)一步的，所述若干傳感器節(jié)點(diǎn)被劃分為任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)、任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)和任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)；其中，任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)用于接收應(yīng)用級任務(wù)，其將應(yīng)用級任務(wù)分解成任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)可以處理的任務(wù)，并對任務(wù)進(jìn)行排序；任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)用于接收已經(jīng)被排序的節(jié)點(diǎn)級任務(wù)，并將帶有任務(wù)信息的消息發(fā)送給競標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)，并在所有任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)中選擇中標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)；任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)，其作為競標(biāo)者接收任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)發(fā)送的任務(wù)消息，根據(jù)自己的實(shí)際情況計(jì)算出完成任務(wù)的成本，并將成本信息發(fā)送給任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)以供挑選，被選中的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)處理任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)分配的任務(wù)。
[0009]更進(jìn)一步的，所述任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)計(jì)算出的成本信息為完成任務(wù)所需要的能量消耗，該能量消耗包括計(jì)算造成的能量消耗和通信所造成的能量消耗。
[0010]本發(fā)明還提供了一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)任務(wù)處理方法，包括如下步驟:
[0011](1)任務(wù)分解:一個應(yīng)用級任務(wù)到達(dá)任務(wù)管理器，任務(wù)管理器將該應(yīng)用級任務(wù)分解成節(jié)點(diǎn)可以完成的節(jié)點(diǎn)級任務(wù)；
[0012](2)任務(wù)排序:根據(jù)節(jié)點(diǎn)級任務(wù)的最早開始時間，將節(jié)點(diǎn)級任務(wù)進(jìn)行排序，使之成為一個隊(duì)列；
[0013](3)拍賣任務(wù):任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)將隊(duì)列中的任務(wù)按順序進(jìn)行拍賣，將帶有任務(wù)預(yù)算的消息發(fā)送給任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)；
[0014](4)競標(biāo)任務(wù):任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)接到帶有任務(wù)預(yù)算的消息后，根據(jù)自己實(shí)際情況，計(jì)算出完成任務(wù)的成本，并將成本信息發(fā)送給任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)；
[0015](5)選擇中標(biāo)者:任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)根據(jù)返回的成本信息，選擇成本最低的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)，使其中標(biāo)；
[0016](6)任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)將任務(wù)分配給中標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)，由中標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)執(zhí)行處理。
[0017]更進(jìn)一步的，任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)完成任務(wù)的成本按照下式進(jìn)行計(jì)算:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，包括若干傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于:每個傳感器節(jié)點(diǎn)具有處理器和無線射頻模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述若干傳感器節(jié)點(diǎn)被劃分為任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)、任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)和任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)；其中， 任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)用于接收應(yīng)用級任務(wù)，其將應(yīng)用級任務(wù)分解成任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)可以處理的任務(wù)，并對任務(wù)進(jìn)行排序； 任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)用于接收已經(jīng)被排序的節(jié)點(diǎn)級任務(wù)，并將帶有任務(wù)信息的消息發(fā)送給競標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)，并在所有任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)中選擇中標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)； 任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)，其作為競標(biāo)者接收任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)發(fā)送的任務(wù)消息，根據(jù)自己的實(shí)際情況計(jì)算出完成任務(wù)的成本，并將成本信息發(fā)送給任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)以供挑選，被選中的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)處理任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)分配的任務(wù)。
3.如權(quán)利要求2所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)計(jì)算出的成本信息為完成任務(wù)所需要的能量消耗，該能量消耗包括計(jì)算造成的能量消耗和通信所造成的能量消耗。
4.一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)任務(wù)處理方法，包括如下步驟: (1)任務(wù)分解:一個應(yīng)用級任務(wù)到達(dá)任務(wù)管理器，任務(wù)管理器將該應(yīng)用級任務(wù)分解成節(jié)點(diǎn)可以完成的節(jié)點(diǎn)級任務(wù)； (2)任務(wù)排序:根據(jù)節(jié)點(diǎn)級任務(wù)的最早開始時間，將節(jié)點(diǎn)級任務(wù)進(jìn)行排序，使之成為一個隊(duì)列； (3)拍賣任務(wù):任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)將隊(duì)列中的任務(wù)按順序進(jìn)行拍賣，將帶有任務(wù)預(yù)算的消息發(fā)送給任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)； (4)競標(biāo)任務(wù):任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)接到帶有任務(wù)預(yù)算的消息后，根據(jù)自己實(shí)際情況，計(jì)算出完成任務(wù)的成本,并將成本信息發(fā)送給任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)； (5)選擇中標(biāo)者:任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)根據(jù)返回的成本信息，選擇成本最低的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)，使其中標(biāo)； (6)任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)將任務(wù)分配給中標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)，由中標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)執(zhí)行處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)任務(wù)處理方法，其特征在于，任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)完成任務(wù)的成本按照下式進(jìn)行計(jì)算:
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)任務(wù)處理方法，其特征在于，步驟(4)具體包括如下步驟: 競標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)接到帶有任務(wù)預(yù)算的消息，并獲得本次拍賣過程中最大預(yù)算，競標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)計(jì)算出完成任務(wù)的成本，與最大預(yù)算進(jìn)行比較，如果大于最大預(yù)算，則該任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)直接退出拍賣過程，并退出監(jiān)聽模式，進(jìn)入睡眠模式，從而減少能量消耗。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)任務(wù)處理方法，其特征在于，步驟(4)進(jìn)一步包括如下步驟:` 競標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己計(jì)算出的完成任務(wù)的成本來調(diào)整自己的等待時間，該計(jì)算出的完成任務(wù)的成本是完成任務(wù)所需要的能量消耗，成本越大，中標(biāo)可能性越小，則等待時間越短，成本越低，中標(biāo)可能性越大，則等待時間越長，等待時間結(jié)束，就進(jìn)入休眠狀態(tài)，從而降低能耗，減少延遲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)任務(wù)處理方法，其特征在于，所述完成任務(wù)所需要的能量消耗包括計(jì)算造成的能量消耗和通信所造成的能量消耗；所述等待時間是指競標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)在投標(biāo)后等待任務(wù)分配節(jié)點(diǎn)返回中標(biāo)結(jié)果的時間段，在等待時間中，競標(biāo)的任務(wù)處理節(jié)點(diǎn)一直處于監(jiān)聽模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)任務(wù)處理方法，其特征在于，步驟(2)中將節(jié)點(diǎn)級任務(wù)進(jìn)行排序，具體包括: 根據(jù)任務(wù)的最早開始時間的先后對任務(wù)進(jìn)行排序，如果有任務(wù)的最早開始時間相同，則有更多后繼任務(wù)的任務(wù)優(yōu)先級更高，需排在前面。
【文檔編號】H04L29/08GK103685558SQ201310738832
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】馬慶功, 王峰, 莫玉華, 劉婷, 張文旦 申請人:常州大學(xué), 江蘇省常州技師學(xué)院