无线传感器网络传输调度方法探讨

冯叶 陈子兆

【摘要】 随着无线传感器在各行业领域中的不断应用，对其传输调度方法也提出更高的要求。然而从现行传输调度现状看，仍存在较多弊病，究其原因在于传输调度方法不合理，要求引入相应的传输调度方法，使无线传感器作用得以充分发挥。本文主要对传输调度问题以及传输调度的具体方法进行探析。

【关键词】 无线传感器 传输调度问题 传输调度方法

前言：作为现行人们获取信息的重要途径，无线传感器网络本身将无线传输、数据处理以及数据采集等功能引入其中，在许多行业领域中应用极为广泛。但无线传感器网络应用下，数据周期性特点较为明显，加上采用的资源分配方式多以固定分配为主，难以保证通信资源被合理分配，整体传输调度效率并不高。因此，本文对传输调度方法的相关研究，具有十分重要的意义。

一、无线传感器网络传输调度相关问题分析

传输调度问题，从广义角度主要被界定在调度代价、调度方案、调度者、调度算法、调度目标以及调度对象等方面。而从狭义角度看，其主要围绕MAC层分析，将调度代价具体界定为资源占用、计算复杂度方面；调度方案表现在节点收发的质量、时间等；调度者则以单个节点、汇聚节点为主；调度算法侧重于描述分配无线通信资源的方法；调度目标旨在实现可靠与实时传输数据、节点公平；调度对象则为信道、时间等资源。对于这些问题的解决，通常要求从三方面措施着手，包括：①若有干扰关系或冲突问题在网络节点中存在，要求及时做好通信信道、通信时隙的的分配；②假若多个报文需在节点上同时分配，此时要求做好发送中信道次序、时隙分配工作；③对节点发射功率进行优化，通过干扰范围的减少，使传输难度得以降低。尽管现行无线网络传感器应用下，有较多传输调度方法引入其中，但这些方法应用下所取得的效果并不明显，究其原因在于未做好评价传输调度方法工作。其中的评价指标集中表现在延时特性、资源利用率、网络能耗、可靠性以及可扩展性等方面[1]。

二、无线传感器网络传输调度的主要方法

1、多信道与共享信道传输调度方法。在传输调度方法应用下，可采取的方法首先表现在多信道、共享信道传输调度方面。其中在共享信道方面，主要指有一条信道被多个节点享用的情况下，做好时隙分配工作，可在节点内部进行时隙分配，也可考虑直接采取节点时隙分配。所以在传输调度中，应注意将多信道方式引入其中。这种多信道传输调度下，需在信道调度的基础上，完成调度时隙通信资源的过程，或者可采用共享信道中应用的节点内部或节点间分配的措施。

2、拓扑传输调度方法。拓扑传输调度作为传输调度的重要方法之一，其主要以网络拓扑信息作为依托，要求的应用中对网络拓扑结构进行掌握，同时以节点邻居数、节点数为依据完成传输调度过程。需注意的是拓扑传输调度方法运用下，在优势上表现为调度结果较为精确，且带宽利用率较高，然而这种调度方式应用多集中在静态网络方面，拓扑结构对传输调度影响极为明显，在进行网络信息收集时，将耗费极大的开销。这种情况下，可考虑将拓扑透明传输调度引入其中，可使重新分配代价、重新计算难度得以降低，即使网络动态性较强，也较为适用。但这种方式运用下，也有网络延时大、带宽利用率低等弊端，所以在利用拓扑传输调度中，应注意对其中的利弊进行分析[2]。

3、单播与广播传输调度方法。单播、广播传输调度，也是当前传输调度的重要方法，其主要以接收者信息情况为依据。以其中单播传输调度为例，其一般适用于接收者信息已知情况，保证通信资源能够分配到具体节点中。而在广播传输调度方面，多适用于接收者信息未知情况，使数据发送中以广播方式实现。这两种方式应用下，有不同的适用对象，如链路激活方面可采用单播传输调度方式，而在节点激活方面可考虑采用广播传输调度，这样传输调度便可实现。

4、混合式或集中式调度。无线传感器网络应用下，传输调度方法可考虑将集中式传输调度引入其中，该种方法应用下本身围绕中心管理节点开展，使节点的调度方案得以确定，在此基础上将调度结果向各节点进行传输。另外，在混合式传输调度方面，其将分布式、集中式二者的优点引入其中，可使调度方案更为合理，保证最终的调度结果较为精确。除此之外，在传输调度方法选择中，也可考虑将相应的激活传输调度方式引入其中，这种激活传输调度可细化为混合激活传输、链路激活以及节点激活等方面，不同激活方式适用环境不同，如链路激活对低负载单播通信较为适用，而高负载组播通信可选用节点激活方式。保证将这些方法具体用于相应的网络环境中，能够取得良好的传输调度效果[3]。

结论：传输调度方法的应用是提升无线传感器应用性能的重要途径。实际选择传输调度方法中，应正确认识当前传输调度中存在的问题，从混合式或集中式调度、单播与广播传输调度、拓扑传输调度以及多信道传输方面着手，保证在具体环境下将这些调度方法引入，以此使无线传感器应用性能得到提高。

参 考 文 献

[1]张晓玲，梁炜，于海斌，封锡盛. 无线传感器网络传输调度方法综述[J]. 通信学报，2012，05：143-157.

[2]牛建军，邓志东，李超. 无线传感器网络分布式调度方法研究[J]. 自动化学报，2011，05：517-528.

[3]牛建军，邓志东. 基于马尔可夫链的无线传感器网络分布式调度方法[J]. 自动化学报，2010，05：685-695.