一種無線傳感器網(wǎng)絡及其任務處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡，包括若干傳感器節(jié)點，所述若干傳感器節(jié)點被劃分為任務管理節(jié)點、任務分配節(jié)點和任務處理節(jié)點；其中，任務管理節(jié)點用于接收應用級任務，其將應用級任務分解成任務處理節(jié)點可以處理的任務，并對任務進行排序；任務分配節(jié)點用于接收已經(jīng)被排序的節(jié)點級任務，并將帶有任務信息的消息發(fā)送給競標的任務處理節(jié)點，并在所有任務處理節(jié)點中選擇中標的任務處理節(jié)點；任務處理節(jié)點，其作為競標者接收任務分配節(jié)點發(fā)送的任務消息，根據(jù)自己的實際情況計算出完成任務的成本，并將成本信息發(fā)送給任務分配節(jié)點以供挑選，被選中的任務處理節(jié)點處理任務分配節(jié)點分配的任務。
【專利說明】一種無線傳感器網(wǎng)絡及其任務處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡【技術領域】，特別涉及一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡及其任務處理方法。
【背景技術】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡出現(xiàn)后，其應用領域已經(jīng)由最初的軍事領域擴展到其他諸多領域，能夠完成諸如災難騎警與救助、家庭健康檢測、空間探索等傳統(tǒng)系統(tǒng)無法完成的任務。傳感器網(wǎng)絡中的任務分配是一個歷久彌新的研究領域。由于無線傳感器網(wǎng)絡一般都是部署之后就基本很少人工進行管理和干預，所以就產生自主任務分配的需求。無線傳感器網(wǎng)絡有自組織性、動態(tài)性等特點，同時又有著網(wǎng)絡通信資源受限，節(jié)點之間存在通信沖突的問題，這就需要合理設計任務分配算法，減少網(wǎng)絡節(jié)點的能耗，從而延長節(jié)點的生命周期。相關文獻如下:
[0003]申請?zhí)枮?01010033866.4，名稱為“基于協(xié)商的無線傳感器網(wǎng)絡任務分配方法”的中國發(fā)明專利申請公開的技術方案為:無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點作為招標方發(fā)布招標啟事，等待競標方出價；收到競標邀請的節(jié)點根據(jù)對待分配任務的可完成度以及其當前剩余能量來決定是否參與競標，決定參與競標的節(jié)點作為競標方就待分配任務的各個屬性進行出價；招標方采用多屬性效用函數(shù)來評價與競標方的協(xié)商過程中各竟標方的出價方案，然后選擇標的。在該申請中，只考慮了任務分配過程中的招標環(huán)節(jié)和中標環(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)點進行招標，這既極大的增加了網(wǎng)絡的能量消耗，又加重了管理節(jié)點的管理負擔。同時，普通節(jié)點投標時，要等到中標結果出來后才能退出競標，這也增加了節(jié)點的能量消耗。
[0005]本發(fā)明的有益效果為:與現(xiàn)有技術相比，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)絡及其任務處理方法，在投標過程中，通過對競標方出價設定門檻減少投標點的范圍，根據(jù)競標方出價來設定各自的競標等待時間，以減少網(wǎng)絡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)點根據(jù)自己的真實情況進行報價，從而提高任務分配效率及完成質量。
【發(fā)明內容】
[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)絡及其任務處理方法，從而優(yōu)化無線傳感器網(wǎng)絡的能量消耗，改善運行效率，提高網(wǎng)絡的實時性。
[0007]本發(fā)明提供了一種無線傳感器網(wǎng)絡，包括若干傳感器節(jié)點，每個傳感器節(jié)點具有處理器和無線射頻模塊。
[0008]更進一步的，所述若干傳感器節(jié)點被劃分為任務管理節(jié)點、任務分配節(jié)點和任務處理節(jié)點；其中，任務管理節(jié)點用于接收應用級任務，其將應用級任務分解成任務處理節(jié)點可以處理的任務，并對任務進行排序；任務分配節(jié)點用于接收已經(jīng)被排序的節(jié)點級任務，并將帶有任務信息的消息發(fā)送給競標的任務處理節(jié)點，并在所有任務處理節(jié)點中選擇中標的任務處理節(jié)點；任務處理節(jié)點，其作為競標者接收任務分配節(jié)點發(fā)送的任務消息，根據(jù)自己的實際情況計算出完成任務的成本，并將成本信息發(fā)送給任務分配節(jié)點以供挑選，被選中的任務處理節(jié)點處理任務分配節(jié)點分配的任務。
[0009]更進一步的，所述任務處理節(jié)點計算出的成本信息為完成任務所需要的能量消耗，該能量消耗包括計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)絡任務處理方法，包括如下步驟:
[0011](1)任務分解:一個應用級任務到達任務管理器，任務管理器將該應用級任務分解成節(jié)點可以完成的節(jié)點級任務；
[0012](2)任務排序:根據(jù)節(jié)點級任務的最早開始時間，將節(jié)點級任務進行排序，使之成為一個隊列；
[0013](3)拍賣任務:任務分配節(jié)點將隊列中的任務按順序進行拍賣，將帶有任務預算的消息發(fā)送給任務處理節(jié)點；
[0014](4)競標任務:任務處理節(jié)點接到帶有任務預算的消息后，根據(jù)自己實際情況，計算出完成任務的成本，并將成本信息發(fā)送給任務分配節(jié)點；
[0015](5)選擇中標者:任務分配節(jié)點根據(jù)返回的成本信息，選擇成本最低的任務處理節(jié)點，使其中標；
[0016](6)任務分配節(jié)點將任務分配給中標的任務處理節(jié)點，由中標的任務處理節(jié)點執(zhí)行處理。
[0017]更進一步的，任務處理節(jié)點完成任務的成本按照下式進行計算:
[0018]
【權利要求】
1.一種無線傳感器網(wǎng)絡，包括若干傳感器節(jié)點，其特征在于:每個傳感器節(jié)點具有處理器和無線射頻模塊。
2.如權利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡，其特征在于，所述若干傳感器節(jié)點被劃分為任務管理節(jié)點、任務分配節(jié)點和任務處理節(jié)點；其中， 任務管理節(jié)點用于接收應用級任務，其將應用級任務分解成任務處理節(jié)點可以處理的任務，并對任務進行排序； 任務分配節(jié)點用于接收已經(jīng)被排序的節(jié)點級任務，并將帶有任務信息的消息發(fā)送給競標的任務處理節(jié)點，并在所有任務處理節(jié)點中選擇中標的任務處理節(jié)點； 任務處理節(jié)點，其作為競標者接收任務分配節(jié)點發(fā)送的任務消息，根據(jù)自己的實際情況計算出完成任務的成本，并將成本信息發(fā)送給任務分配節(jié)點以供挑選，被選中的任務處理節(jié)點處理任務分配節(jié)點分配的任務。
3.如權利要求2所述的無線傳感器網(wǎng)絡，其特征在于，所述任務處理節(jié)點計算出的成本信息為完成任務所需要的能量消耗，該能量消耗包括計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)絡任務處理方法，包括如下步驟: (1)任務分解:一個應用級任務到達任務管理器，任務管理器將該應用級任務分解成節(jié)點可以完成的節(jié)點級任務； (2)任務排序:根據(jù)節(jié)點級任務的最早開始時間，將節(jié)點級任務進行排序，使之成為一個隊列； (3)拍賣任務:任務分配節(jié)點將隊列中的任務按順序進行拍賣，將帶有任務預算的消息發(fā)送給任務處理節(jié)點； (4)競標任務:任務處理節(jié)點接到帶有任務預算的消息后，根據(jù)自己實際情況，計算出完成任務的成本,并將成本信息發(fā)送給任務分配節(jié)點； (5)選擇中標者:任務分配節(jié)點根據(jù)返回的成本信息，選擇成本最低的任務處理節(jié)點，使其中標； (6)任務分配節(jié)點將任務分配給中標的任務處理節(jié)點，由中標的任務處理節(jié)點執(zhí)行處理。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡任務處理方法，其特征在于，任務處理節(jié)點完成任務的成本按照下式進行計算:
6.根據(jù)權利要求4所述的一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡任務處理方法，其特征在于，步驟(4)具體包括如下步驟: 競標的任務處理節(jié)點接到帶有任務預算的消息，并獲得本次拍賣過程中最大預算，競標的任務處理節(jié)點計算出完成任務的成本，與最大預算進行比較，如果大于最大預算，則該任務處理節(jié)點直接退出拍賣過程，并退出監(jiān)聽模式，進入睡眠模式，從而減少能量消耗。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡任務處理方法，其特征在于，步驟(4)進一步包括如下步驟:` 競標的任務處理節(jié)點根據(jù)自己計算出的完成任務的成本來調整自己的等待時間，該計算出的完成任務的成本是完成任務所需要的能量消耗，成本越大，中標可能性越小，則等待時間越短，成本越低，中標可能性越大，則等待時間越長，等待時間結束，就進入休眠狀態(tài)，從而降低能耗，減少延遲。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡任務處理方法，其特征在于，所述完成任務所需要的能量消耗包括計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的任務處理節(jié)點在投標后等待任務分配節(jié)點返回中標結果的時間段，在等待時間中，競標的任務處理節(jié)點一直處于監(jiān)聽模式。
9.根據(jù)權利要求4所述的一種基于逆向拍賣策略的無線傳感器網(wǎng)絡任務處理方法，其特征在于，步驟(2)中將節(jié)點級任務進行排序，具體包括: 根據(jù)任務的最早開始時間的先后對任務進行排序，如果有任務的最早開始時間相同，則有更多后繼任務的任務優(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, 江蘇省常州技師學院