能量高效的端到端混合任務實時調度算法和協定

《能量高效的端到端混合任務實時調度算法和協定》是依託東南大學，由沈卓煒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：能量高效的端到端混合任務實時調度算法和協定
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：沈卓煒
• 依託單位：東南大學

中文摘要

面向軍事套用、環境監測等無線感測器網路實際套用環境，建立適用於無線感測器網路環境的端到端混合任務實時調度模型，支持非周期性硬實時任務、周期性硬實時任務，周期性軟實時任務和非實時任務並存的實時任務集的調度；將能量高效的分散式實時調度問題規約為可調度前提下的全局效用最大化的最佳化問題，基於提出的調度模型研究能量高效的分散式實時任務調度算法及其可調度性分析算法；並在此基礎上進一步研究以網路壽命最大化為目標的實時子任務分配問題，從而提出能量有效的實時路由協定，結合無線感測器網路協定棧實現機制和端到端混合任務實時調度模型及其算法，提出針對實時套用需求的無線感測器網路跨層聯合最佳化機制。

結題摘要

軍事套用、環境監測等無線感測器網路典型套用場景中，往往同時部署著多種套用，其中既包括實時套用、也包括非實時套用，如何在能量和資源有限、通信能力弱且不可靠的無線感測器網路中，得到儘可能小的實時報文丟失率，和儘可能高的非實時報文吞吐率，成為網路協定設計者的一大挑戰。為此，本項目一方面從提升能量效率出發，研究針對混合任務的實時無線感測器網路節點轉發策略和路由協定；另一方面，通過引入移動節點，增強網路連通性和報文傳輸能力。此外，本項目將研究背景從無線感測器網路擴展至機會網路中，針對機會網路中有不同QoS要求的混合任務研究與之相適應的路由機制和策略。 提出了一種基於反饋的無效報文丟棄策略FBTPD（Feedback-based Timeout Packet Dropping Strategy），通過在數據報文中捎帶時戳，宿節點可收集節點的歷史傳送時間信息，據此估算某節點到宿節點的報文傳送時間，並將該估算值通過反饋報文通知該節點，節點根據該估算值丟棄即將逾時的實時報文。該方法相對其他方法可丟棄更多的無效實時報文，並顯著提高非實時報文的吞吐量，從而有效提高混合任務實時無線感測器網路的資源利用率。 提出了一種能量感知的路由協定EARRT（Energy Aware Routing in Real-Time Wireless Sensor Networks），通過設計轉發權值計算公式，並提出按機率轉發的策略與節能的機率丟包策略，有效降低了實時報文丟失率，提高了能量效率。 面向混合任務環境，引入可移動的感測器節點，提出了基於遺傳算法的多移動節點路徑規划算法，並提出相應的實時無線感測器路由協定MRT（Mobility-based Real-Time Protocol），利用可移動節點靈活可控的特點及其資源優勢，改善網路傳輸的質量。在混合任務的環境下，MRT路由協定能夠有效地提高實時報文的傳輸成功率和非實時報文的吞吐量，同時提升網路的能量效率。 針對機會網路中存在具有不同服務質量要求的混合任務的套用場景，提出了混合任務機會網路節點調度算法和混合任務機會網路路由協定，在快取空間受限情況下，能在保持普通訊息傳輸率的基礎上提高緊急訊息的傳輸率。