

廣義的無線傳感器傳輸調(diào)度問題通常包括6個(gè)要素:被調(diào)度對(duì)象、調(diào)度目標(biāo)、調(diào)度算法、調(diào)度者、調(diào)度方案和調(diào)度代價(jià)。狹義的傳輸調(diào)度問題主要針對(duì)MAC層進(jìn)行研究。6個(gè)要素包括[f}l:無線通信資源(時(shí)間和信道等)是被調(diào)度對(duì)象;調(diào)度目標(biāo)通常是網(wǎng)絡(luò)吞吐量、數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和性、能耗、節(jié)點(diǎn)公平性等;調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)對(duì)無線通信資源的合理分配;調(diào)度者可以是網(wǎng)絡(luò)中的匯聚節(jié)點(diǎn)或者是單個(gè)節(jié)點(diǎn);調(diào)度方案是經(jīng)過調(diào)度算法控制后,節(jié)點(diǎn)收發(fā)報(bào)文的次序、時(shí)間及各種服務(wù)質(zhì)量;調(diào)度代價(jià)包括計(jì)算的復(fù)雜度和緩存區(qū)的資源占用情況等。其中,調(diào)度算法(或稱調(diào)度規(guī)則、調(diào)度機(jī)制)是連接其余5個(gè)要素的紐帶。通常,為了獲得一個(gè)滿意的調(diào)度方案,通常需要在調(diào)度代價(jià)和調(diào)度目標(biāo)之間進(jìn)行折中,因此,傳輸調(diào)度問題往往轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化問題。
傳輸調(diào)度問題出現(xiàn)的根源在于節(jié)點(diǎn)對(duì)有限資源的爭(zhēng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,無線通信資源主要包括時(shí)隙和信道。因此,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸調(diào)度問題主要包括3個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容:時(shí)隙分配、信道分配以及時(shí)隙和信道二維資源的聯(lián)合分配。而在每個(gè)方面的研究中,需要在滿足空間約束、順序約束、截止期約束、性約束、能量約束等約束條件的基礎(chǔ)上,解決以下3個(gè)層面的問題。
1)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在沖突和干擾關(guān)系時(shí),為節(jié)點(diǎn)分配通信的時(shí)隙和信道。
2)當(dāng)節(jié)點(diǎn)上有多個(gè)報(bào)文需要發(fā)送時(shí),為每個(gè)報(bào)文分配占用時(shí)隙和信道的次序。
3)優(yōu)化節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率,控制節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的干擾范圍,降低傳輸調(diào)度的難度。
綜合考慮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用特點(diǎn)和系統(tǒng)特性,衡量傳輸調(diào)度方法的優(yōu)劣需要考慮以下幾點(diǎn)。
1)資源利用率:傳輸調(diào)度算法需要實(shí)現(xiàn)對(duì)無線信道的利用。當(dāng)一條鏈路處于比較差的信道狀態(tài)時(shí),應(yīng)盡量避免把當(dāng)前的時(shí)隙分配給這條鏈路,以減少時(shí)隙浪費(fèi)。
2)特性:數(shù)據(jù)在截止期前到達(dá)接收方。過期的數(shù)據(jù)被認(rèn)為是無效數(shù)據(jù)。
3)性:數(shù)據(jù)成功到達(dá)接收方,可通過合理分配無線通信資源、增加重傳時(shí)隙、自適應(yīng)跳頻等方法實(shí)現(xiàn)。
4)網(wǎng)絡(luò)能耗:決定網(wǎng)絡(luò)的工作時(shí)間,即網(wǎng)絡(luò)壽命。
5)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度:復(fù)雜度關(guān)系到傳輸調(diào)度算法的可實(shí)現(xiàn)性。雖然微電子技術(shù)和芯片發(fā)展,但是復(fù)雜的傳輸調(diào)度算法將浪費(fèi)大量的軟硬件資源,可實(shí)現(xiàn)性較差;同時(shí),復(fù)雜的傳輸調(diào)度算法的計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng),不能地做出決策,在網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性強(qiáng)的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)困難。
6)可擴(kuò)展性:節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加對(duì)傳輸調(diào)度算法的影響較小。
在實(shí)際的無線傳感器傳輸調(diào)度算法設(shè)計(jì)中,需要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和應(yīng)用需求偏好,從上述評(píng)價(jià)指標(biāo)中選擇關(guān)鍵指標(biāo)。