System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法技术_技高网
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一种针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法技术

技术编号:43731965 阅读:2 留言:0更新日期:2024-12-20 12:56
本发明专利技术的一种针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,采用分布式连续数据包调度方法,用于处理智慧工厂中具有空间信道复用的多通道实时无线传感网络中的外部干扰,同时确保所有关键性任务的截止期得到满足。本发明专利技术设计了一个连续调度机制,其中节点做出的调度决策沿着路由路径传播到后续节点。这种机制确保由同一路由路径上的不同节点生成的局部调度始终是一致的。为了满足关键任务的截止期要求,同时在处理干扰引起的额外工作量时丢弃非关键数据包最少,引入了一种有效的启发式算法,由各个节点在本地执行以确定动态调度表。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信网络数据流调度,特别是涉及一种针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法


技术介绍

1、智慧工厂代表了制造业数字化、自动化和智能化生产的全新趋势,这种趋势对制造业具有重大意义。在智慧工厂中,工业网络技术为自动化生产和智能化管理提供了技术支持,成为实现智慧工厂构想的关键。它实现了设备之间的智能协同和信息交换,使得生产过程更加智能和高效。无线网络作为工业网络的一部分,相较于有线网络,具有灵活、便捷、易于部署和维护和适用于复杂环境等优点。随着无线网络技术的不断发展,智慧工厂无线网络正在向着更高速率、更低延迟和更可靠连接的5g网络技术发展。

2、近年来,实时无线传感网络(real-time wireless sensor network,rtwsn)在各种工业应用中的不断地发展和部署,尤其是在那些对实时和可靠信息传递有严格要求的应用中。数据链路层的包调度在满足这些rtwsn要求中发挥了关键作用。然而,rtwsn经常遭受由于意外干扰引起的动态工作量扰动,这在恶劣的工业环境中尤为严重。一般意外干扰可以分为内部干扰和外部干扰。内部干扰是由网络改变引起的(例如节点或链路故障等)。外部干扰是由监测和控制环境中的意外改变引起的(例如检测到紧急情况、压力或温度突然增加等)。

3、对于如何处理rtwsn中外部干扰,在集中式方法方面有一些研究。hong等人(hongs,hu x s,gong t,han s.on-line data link layer scheduling in wirelessnetworked control systems[c],proceedings of201527th euromicro conference onreal-time systems(ecrts).ieee,2015,57–66)考虑了无线网络控制系统中的数据链路层调度问题,其中外部干扰偶尔发生。引入了采用节奏任务模型的在线框架,称为ols,来调整静态时间表以响应外部干扰。他们的方法确定了应用动态调度的持续时间并生成该持续时间的调度以最小化网络动态对现有网络流的影响。zhang等人(zhang t,gong t,gu c,jih,han s,deng q,hu x s.distributed dynamic packet scheduling forhandlingdisturbances in real-time wireless networks[c],proceedings of2017 ieee real-time and embedded technology and applications symposium(rtas).ieee,2017,261–272)提出一种动态数据包调度框架,称为dd-pas。dd-pas旨在最大限度地减少丢包数量,同时确保所有因干扰引起的关键事件都在截止日期前得到处理。gong等人(gong t,zhang t,hu xs,deng q,lemmon m,han s.reliabledynamic packet scheduling over lossyreal-time wireless networks[c],proceedings of31st euromicro conference onreal-time systems(ecrts).schloss dagstuhl-leibniz-zentrum fuer informatik,2019)提出了一种可靠动态数据包调度框架,称为rd-pas。rd-pas不仅可以构建静态调度来满足rtwsn中给定周期性网络流量模式的端到端数据包传输的定时和可靠性要求,而且可以快速构建新的调度来处理由意外引起的突然增加的网络流量干扰,同时最大限度地减少对现有网络流量的影响。gunatilaka等人(gunatilaka d,lu c.react:an agile controlplane for industrial wireless sensor-actuator networks[c],proceedings of2020ieee/acm fifth international conference on internet-of-things design andimplementation(iotdi).ieee,2020,53–65)提出一种适用于工业无线传感器反应网络(wireless sensor-actuator network,wsan)的控制平面,称为react。react针对网络适应进行了专门优化,显着降低了网络重新配置的延迟和能源成本,从而提高了wsan在动态环境中的敏捷性。

4、这些集中式方法依赖于网络中的一个中央控制点(例如网关)在干扰发生时生成动态调度。如果这一中央控制点发生故障,由这些集中式法提供的服务质量(qualityofservice,qos),例如数据包传递率(packetdelivery ratio,pdr),将迅速下降。此外,随着rtwsn规模的增长,集中式方法具有不可扩展的致命缺点。


技术实现思路

1、为解决上述技术问题,本专利技术的目的是提供一种部署在传感器节点上应对数据流周期/截止期变化的方法。

2、本专利技术提供一种针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,包括:

3、步骤1:输入参数,包括rtwsn的网络拓扑、rtwsn的信道参数和rtwsn的数据流集合;

4、步骤2:网络初始化时,设备节点根据输入参数生成本地干扰信息表,网关根据输入参数生成全局干扰信息表;

5、步骤3:在网络未运行阶段,网关根据输入参数和全局干扰信息表按照全局截止期优先策略生成一个超周期内的静态调度表,如果所有超周期内的数据包都能在静态调度表中满足其截止期,则进入网络运行阶段,否则返回失败;

6、步骤4:在网络运行阶段,所有设备节点都遵循静态调度表进行传输;

7、步骤5:每个任务的源节点通过比较采集到的数据与预设的阈值来判断网络中是否出现外部干扰;如果网络中出现外部干扰,则系统进入步骤6,否则所有设备节点遵循静态调度表进行传输;

8、步骤6:在与外部干扰相对应任务的节点上,根据传输更新信息生成下一周期内能够保证一致传输的本地动态调度表。

9、步骤7:与干扰相对应任务路径上的节点根据动态调度表生成新的传输更新信息,并将新的传输更新信息加入数据包中;

10、步骤8:判断与干扰相对应任务路径上的节点是否为目的节点,如果是则系统进入下一个周期,否则重复步骤6-8直到与干扰相对应任务路径上的节点为目的节点;

11、步骤9:判断干扰事件是否处理完毕,如果是则系统返回成功,否则重复步骤6-9直到外部干扰事件处理完毕。

12、本专利技术的一种针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,具有以下有益效果:

13、本专利技术提出的分布式连续数据包调度方法,可以用于处本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于:

3.根据权利要求2所述的针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于:

4.根据权利要求1所述的针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于:

5.根据权利要求1所述的针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于,所述步骤3中生成的静态调度表S需要保证所有数据包传输成功;所述静态调度表S是一组与传输相关的时隙/信道分配,用于系统的正常模式,每个时隙/信道要么空闲,要么被分配给一个或多个传输;

6.根据权利要求1所述的针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于,所述步骤6具体为:

7.根据权利要求1所述的针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于,所述传输更新信息包括:时隙索引和信道索引以及前一传输更新所确定周期性数据包的任务/数据包ID;

8.根据权利要求1所述的针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于,所述步骤7具体为:

9.根据权利要求8所述的针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于,在步骤7.3中:

...

【技术特征摘要】

1.一种针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于:

3.根据权利要求2所述的针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于:

4.根据权利要求1所述的针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于:

5.根据权利要求1所述的针对实时无线传感网络中外部干扰的分布式调度方法,其特征在于,所述步骤3中生成的静态调度表s需要保证所有数据包传输成功;所述静态调度表s是一组与传输相关的时隙/信道分配,用于系统的正常模式...

【专利技术属性】
技术研发人员:冯智伟吴超权沈大伟张天宇
申请(专利权)人:东北大学
类型:发明
国别省市:

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