馮葉 陳子兆

【摘要】 隨著無線傳感器在各行業(yè)領(lǐng)域中的不斷應(yīng)用，對(duì)其傳輸調(diào)度方法也提出更高的要求。然而從現(xiàn)行傳輸調(diào)度現(xiàn)狀看，仍存在較多弊病，究其原因在于傳輸調(diào)度方法不合理，要求引入相應(yīng)的傳輸調(diào)度方法，使無線傳感器作用得以充分發(fā)揮。本文主要對(duì)傳輸調(diào)度問題以及傳輸調(diào)度的具體方法進(jìn)行探析。

【關(guān)鍵詞】 無線傳感器 傳輸調(diào)度問題 傳輸調(diào)度方法

前言：作為現(xiàn)行人們獲取信息的重要途徑，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本身將無線傳輸、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)采集等功能引入其中，在許多行業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用極為廣泛。但無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用下，數(shù)據(jù)周期性特點(diǎn)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(diào)度效率并不高。因此，本文對(duì)傳輸調(diào)度方法的相關(guān)研究，具有十分重要的意義。

一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸調(diào)度相關(guān)問題分析

傳輸調(diào)度問題，從廣義角度主要被界定在調(diào)度代價(jià)、調(diào)度方案、調(diào)度者、調(diào)度算法、調(diào)度目標(biāo)以及調(diào)度對(duì)象等方面。而從狹義角度看，其主要圍繞MAC層分析，將調(diào)度代價(jià)具體界定為資源占用、計(jì)算復(fù)雜度方面；調(diào)度方案表現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)收發(fā)的質(zhì)量、時(shí)間等；調(diào)度者則以單個(gè)節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)為主；調(diào)度算法側(cè)重于描述分配無線通信資源的方法；調(diào)度目標(biāo)旨在實(shí)現(xiàn)可靠與實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、節(jié)點(diǎn)公平；調(diào)度對(duì)象則為信道、時(shí)間等資源。對(duì)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(guān)系或沖突問題在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中存在，要求及時(shí)做好通信信道、通信時(shí)隙的的分配；②假若多個(gè)報(bào)文需在節(jié)點(diǎn)上同時(shí)分配，此時(shí)要求做好發(fā)送中信道次序、時(shí)隙分配工作；③對(duì)節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率進(jìn)行優(yōu)化，通過干擾范圍的減少，使傳輸難度得以降低。盡管現(xiàn)行無線網(wǎng)絡(luò)傳感器應(yīng)用下，有較多傳輸調(diào)度方法引入其中，但這些方法應(yīng)用下所取得的效果并不明顯，究其原因在于未做好評(píng)價(jià)傳輸調(diào)度方法工作。其中的評(píng)價(jià)指標(biāo)集中表現(xiàn)在延時(shí)特性、資源利用率、網(wǎng)絡(luò)能耗、可靠性以及可擴(kuò)展性等方面[1]。

二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸調(diào)度的主要方法

1、多信道與共享信道傳輸調(diào)度方法。在傳輸調(diào)度方法應(yīng)用下，可采取的方法首先表現(xiàn)在多信道、共享信道傳輸調(diào)度方面。其中在共享信道方面，主要指有一條信道被多個(gè)節(jié)點(diǎn)享用的情況下，做好時(shí)隙分配工作，可在節(jié)點(diǎn)內(nèi)部進(jìn)行時(shí)隙分配，也可考慮直接采取節(jié)點(diǎn)時(shí)隙分配。所以在傳輸調(diào)度中，應(yīng)注意將多信道方式引入其中。這種多信道傳輸調(diào)度下，需在信道調(diào)度的基礎(chǔ)上，完成調(diào)度時(shí)隙通信資源的過程，或者可采用共享信道中應(yīng)用的節(jié)點(diǎn)內(nèi)部或節(jié)點(diǎn)間分配的措施。

2、拓?fù)鋫鬏斦{(diào)度方法。拓?fù)鋫鬏斦{(diào)度作為傳輸調(diào)度的重要方法之一，其主要以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒆鳛橐劳?，要求的?yīng)用中對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行掌握，同時(shí)以節(jié)點(diǎn)鄰居數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)為依據(jù)完成傳輸調(diào)度過程。需注意的是拓?fù)鋫鬏斦{(diào)度方法運(yùn)用下，在優(yōu)勢(shì)上表現(xiàn)為調(diào)度結(jié)果較為精確，且?guī)捓寐瘦^高，然而這種調(diào)度方式應(yīng)用多集中在靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)方面，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)傳輸調(diào)度影響極為明顯，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息收集時(shí)，將耗費(fèi)極大的開銷。這種情況下，可考慮將拓?fù)渫该鱾鬏斦{(diào)度引入其中，可使重新分配代價(jià)、重新計(jì)算難度得以降低，即使網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性較強(qiáng)，也較為適用。但這種方式運(yùn)用下，也有網(wǎng)絡(luò)延時(shí)大、帶寬利用率低等弊端，所以在利用拓?fù)鋫鬏斦{(diào)度中，應(yīng)注意對(duì)其中的利弊進(jìn)行分析[2]。

3、單播與廣播傳輸調(diào)度方法。單播、廣播傳輸調(diào)度，也是當(dāng)前傳輸調(diào)度的重要方法，其主要以接收者信息情況為依據(jù)。以其中單播傳輸調(diào)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(jié)點(diǎn)中。而在廣播傳輸調(diào)度方面，多適用于接收者信息未知情況，使數(shù)據(jù)發(fā)送中以廣播方式實(shí)現(xiàn)。這兩種方式應(yīng)用下，有不同的適用對(duì)象，如鏈路激活方面可采用單播傳輸調(diào)度方式，而在節(jié)點(diǎn)激活方面可考慮采用廣播傳輸調(diào)度，這樣傳輸調(diào)度便可實(shí)現(xiàn)。

4、混合式或集中式調(diào)度。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用下，傳輸調(diào)度方法可考慮將集中式傳輸調(diào)度引入其中，該種方法應(yīng)用下本身圍繞中心管理節(jié)點(diǎn)開展，使節(jié)點(diǎn)的調(diào)度方案得以確定，在此基礎(chǔ)上將調(diào)度結(jié)果向各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸。另外，在混合式傳輸調(diào)度方面，其將分布式、集中式二者的優(yōu)點(diǎn)引入其中，可使調(diào)度方案更為合理，保證最終的調(diào)度結(jié)果較為精確。除此之外，在傳輸調(diào)度方法選擇中，也可考慮將相應(yīng)的激活傳輸調(diào)度方式引入其中，這種激活傳輸調(diào)度可細(xì)化為混合激活傳輸、鏈路激活以及節(jié)點(diǎn)激活等方面，不同激活方式適用環(huán)境不同，如鏈路激活對(duì)低負(fù)載單播通信較為適用，而高負(fù)載組播通信可選用節(jié)點(diǎn)激活方式。保證將這些方法具體用于相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，能夠取得良好的傳輸調(diào)度效果[3]。

結(jié)論：傳輸調(diào)度方法的應(yīng)用是提升無線傳感器應(yīng)用性能的重要途徑。實(shí)際選擇傳輸調(diào)度方法中，應(yīng)正確認(rèn)識(shí)當(dāng)前傳輸調(diào)度中存在的問題，從混合式或集中式調(diào)度、單播與廣播傳輸調(diào)度、拓?fù)鋫鬏斦{(diào)度以及多信道傳輸方面著手，保證在具體環(huán)境下將這些調(diào)度方法引入，以此使無線傳感器應(yīng)用性能得到提高。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張曉玲，梁煒，于海斌，封錫盛. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸調(diào)度方法綜述[J]. 通信學(xué)報(bào)，2012，05：143-157.

[2]牛建軍，鄧志東，李超. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式調(diào)度方法研究[J]. 自動(dòng)化學(xué)報(bào)，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(wǎng)絡(luò)分布式調(diào)度方法[J]. 自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2010，05：685-695.