一种星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法

一种星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线传感器网络传输控制领域，特别是指一种星型结构下无线传感器 网络拥塞控制方法。
【背景技术】
[0002] 无线传感器网络是由一组分布式部署的微小型节点组成的网络，这些微小节点配 备有嵌入式计算设备，拥有传感器或执行器的接口。在网络覆盖区域内各节点协作感知、监 测、处理和传输被采集的对象的信息，并使用短距离无线通信方式进行数据传输，最终把感 知信息传输至网络"中心"节点一一sink节点中。无线传感器网络技术在近年来有了飞速 的发展，应用前景也越来越广阔。
[0003] 星型结构是无线传感器网络的一种简单而又常见的拓扑结构，它是树型网络、网 状网络和分簇网络等其他拓扑结构的末端组成部分。星型网络的拥塞会导致网络传输能力 下降，数据堆积在节点队列中，时延增大，队列溢出数据包丢失，严重影响网络的服务质量。 这对星型网络的具体应用危害很大，因此，星型网络的拥塞控制成为了一项关键技术。
[0004] 星型网络是由一个协调器和多个子节点组成的简单拓扑网络，子节点负责事件信 息的感知与采集，并把数据发送至协调器中，协调器起网关的作用，负责与外界进行数据交 互。在星型网络中，很容易出现由缓存队列溢出而造成的节点级拥塞。这种拥塞出现的原 因是：当感知区域有未知突发事件发生时，传感器采集频率增加，队列输入速率增加，大量 数据流在短时间内涌入网络，节点缓存队列迅速增长并溢出，导致网络丢包率、时延增加， 吞吐量下降。这对星型网络的危害很大，特别是对于时延、可靠性要求较高的网络。因此， 必须采取有效的拥塞控制措施，阻止缓存队列的快速增长和溢出，保证信息的可靠传输。
[0005] 在星型网络场景下进行拥塞控制主要有以下技术问题：如何及时、有效的进行拥 塞检测、通告和解除；如何利用缓存队列进行拥塞的准确判断；如何进行有效的速率调节， 保证协调器和子节点队列在网络拥塞时能有效减缓队列的增长速率并阻止队列溢出而造 成丢包。
[0006] 现有的拥塞控制技术大多都是针对网状网络、树型网络等多跳传输的网络。传统 的拥塞控制机制一般分为三个部分：拥塞检测、拥塞通告和拥塞解除。
[0007] 现有的拥塞检测机制主要有：基于缓存队列长度的检测，基于信道采样的检测，基 于数据包丢失状况的检测，基于拥塞度的检测，基于数据包时延的检测等。基于缓存队列长 度的检测是现阶段使用最多的拥塞检测方法，但对缓存队列设置单一阈值的方法并不是一 个有效的拥塞检测方法，因此，如何基于队列长度设计一种有效的检测方法成为研宄者们 的一个挑战。
[0008] 拥塞通告机制分为隐式通告和显示通告两种方式。两种方式各有优缺点。隐式通 告方式把拥塞信息放在控制帧或信息帧里，不需要为拥塞信息增加额外开销，但存在一定 延时，有时候不能将拥塞信息进行及时的通告。显示通告方式为拥塞信息增加专门的通告 帧，进行及时的拥塞通告，但是却增加了网络传输负担。
[0009] 拥塞解除机制主要有：速率调节、传输调度、流量调度、资源控制、网内聚集处理、 速率预分配、分组丢弃等方式。其中，速率调节是最主要的拥塞解除手段。当得知下一跳节 点拥塞后，降低发送速率；当本地节点拥塞时，提升发送速率。

【发明内容】

[0010] 有鉴于此，本发明的目的在于提出一种星型结构下无线传感器网络拥塞控制方 法，能有效解决星型网络中的节点级拥塞问题。
[0011] 基于上述目的本发明提供的星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法，包括：
[0012] 无线传感器网络初始化，包括设置协调器的拥塞控制周期以及根据协调器服务速 率设定子节点正常状态下的发送速率；
[0013] 监测协调器拥塞状况并得到协调器在当前拥塞控制周期的队列长度和队列拥塞 指数，判断当前拥塞控制周期的协调器所处的拥塞状态；
[0014] 协调器把其当前拥塞控制周期的拥塞信息通告给每个子节点，所述拥塞信息包 括：协调器在当前拥塞控制周期中所处的拥塞状态以及协调器在当前拥塞控制周期的队列 拥塞指数；
[0015] 子节点接收所述拥塞信息并监测子节点自身的当前拥塞控制周期的拥塞状况并 得到子节点自身的当前拥塞控制周期的队列长度和队列拥塞指数，判断当前拥塞控制周期 的子节点自身所处的拥塞状态；
[0016] 子节点根据协调器和自身的拥塞状态，调节子节点自身的发送速率及其所带有的 传感器的采集速率。
[0017] 在一些实施方式中，所述拥塞控制周期需根据具体应用场景拥塞出现的频率或采 用具体协议栈的情况而定。
[0018] 在一些实施方式中，为保证协调器不出现拥塞状态，正常状态下子节点的发送速 率应设置为小于或等于协调器的服务速率。
[0019] 在一些实施方式中，所述协调器把其当前拥塞控制周期的拥塞信息通告给每个子 节点的步骤中，拥塞通告采取隐式通告的方式。
[0020] 在一些实施方式中，所述协调器和/或子节点的队列拥塞指数的计算公式为：
[0021] 队列拥塞指数=(当前拥塞控制周期的队列长度-上一拥塞控制周期的队列长 度）+ (队列总长度-当前拥塞控制周期的队列长度）。
[0022] 在一些实施方式中，根据具体应用的需求，对队列长度和队列拥塞指数设置若干 阈值，确定不同的拥塞状态。
[0023] 在一些实施方式中，根据队列长度和队列拥塞指数，在进行拥塞状态划分时，把节 点（包括协调器和/或子节点）划分为5种拥塞状态，划分规则如下：
[0024] 状态0 :初始状态，队列长度等于零，队列拥塞指数等于零；
[0025] 状态1 :正常发送状态，表明所述节点无拥塞状况，队列长度小于初级门限值，队 列拥塞指数为任意值；
[0026] 状态2 :轻度拥塞状态，队列长度介于初级门限与高级门限之间，队列拥塞指数小 于固定门限；
[0027] 状态3 :中度拥塞状态，队列长度介于初级门限与高级门限之间，队列拥塞指数大 于固定门限；
[0028] 状态4:重度拥塞状态，队列长度超过高级门限的最大值，队列拥塞指数为任意 值。
[0029] 在一些实施方式中，所述子节点根据协调器和自身的拥塞状态，调节子节点自身 的发送速率及其所带有的传感器的采集速率的步骤包括：
[0030] 若协调器和子节点都无拥塞状态，说明网络处于正常状态，当前拥塞控制周期发 送速率等于初始值，采集速率无需调节；
[0031] 若检测出协调器或子节点出现拥塞状态，则计算当前拥塞控制周期的传感器发送 速率和子节点采集速率并对传感器发送速率和子节点采集速率进行调节，其计算方法为：
[0032] 根据子节点的拥塞状态，以降低队列拥塞指数为目的，采用迭代的方法逐步降低 传感器采集速率；
[0033] 根据子节点和协调器拥塞程度的严重性，以迭代的方式逐步提升或降低子节点发 送速率。
[0034] 从上面所述可以看出，本发明提供的一种星型结构下无线传感器网络拥塞控制方 法，根据星型网络的特点，采用基于缓存队列的拥塞检测方法，协调器使用隐式通告的方式 向子节点广播其拥塞状况，并采用调节子节点发送速率和采集速率的方式进行拥塞的解 除。
【附图说明】
[0035] 图1为本发明所处的星型结构下的无线传感器网络实施例的结构示意图；
[0036] 图2为本发明提供的星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法的一个实施例的 流程示意图；
[0037] 图3为本发明提供的星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法的另一个实施例 的流程示意图；
[0038] 图4为本发明提供的星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法实施例中拥塞检 测方法的节点状态转移示意图；
[0039] 图5为本发明提供的星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法实施例拥塞通告 中拥塞信息存储内容示意图。
【具体实施方式】
[0040] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0041] 依照本发明，星型结构下的无线传感器网络实施例的结构如图1所示。网络由1 个协调器和N个子节点组成。子节点和协调器中分别各维护一个发送队列和接收队列。子 节点所带传感器以一定采集速率rrallert进行数据采集，并把数据放入发送队列中，传感器 采集速率rrallec;t会随环境变化，并且可以调节。子节点具有最大发送速率R_，子节点当前 的发送速率为 rS6nd(其值在0~RmaJ司可调），协调器上传数据的服务速率为rSOTV6，协调器 服务速率r_ve为固定值。因此，在正常状况下，为保证协调器不拥塞，子节点当前的发送速 率rsmd应该小于等于协调器服务速率r 即rsmd彡r
[0042] 在本实施例中，协调器使用IEEE802. 15. 4协议栈组建信标网络，协调器周期性 发送信标帧，每个子节点都会接收到信标帧。N个子节点采用CSMA-CA机制进行信道的竞 争，竞争到信道的子节点以rsmd为发送速率进行数据的发送，同一时刻只有一个子节点与 协调器进行通信，当子节点发完一帧数据后，所有子节点再进行下一时刻的信道竞争。因 此，当一周期内传感器平均采集速4
时，网络不会出现拥塞状况。而当采集 速率超过该值时，网络出现拥塞状况，拥塞控制机制启动。
[0043] 为实现上述目的，本发明提供的星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法的一个 实施例提供了一种周期性的解决办法，进行周期性的拥塞检测、拥塞通告和拥塞解除。以牺 牲一定的能耗和计算时间换取数据的高可靠传输。该方法包含检测、通告和解除三个阶段， 并包含协调器和子节点两个部分。
[0044] 参照附图2所示，所述星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法，包括以下步骤：
[0045] 步骤101 :无线传感器网络初始化，对各参数进行设定，包括在协调器端设置协调 器的拥塞控制周期以及根据协调器服务速率设定子节点正常状态下的发送速率；较佳的， 拥塞控制周期需根据具体应用场景拥塞出现的频率或采用具体协议栈的情况而定；为保证 协调器不出现拥塞状态，正常状态下子节点的发送速率应设置为小于或等于协调器的服务 速率。
[0046] 步骤102 ( -个拥塞控制周期的开始）：监测协调器拥塞状况并得到协调器在当前 拥塞控制周期的队列长度和队列拥塞指数，判断当前拥塞控制周期的协调器所处的拥塞状 态；
[0047] 为利用队列进行准确、有效的拥塞判断，较佳的，本实施例不单单使用队列长度这 一拥塞指标，而是采用队列长度与队列拥塞指数相结合的方式，并以此把节点分为不同的 拥塞状态；协调器每周期读取当前队列长度，计算当前拥塞控制周期队列拥塞指数，并判断 当前拥塞控制周期所处状态；
[0048] 队列拥塞指数的计算公式为：
[0049] 队列拥塞指数=(当前拥塞控制周期的队列长度-上一周期的队列长度）+ (队 列总长度-当前拥塞控制周期队列长度）；
[0050] 队列拥塞指数的物理意义是上一周期队列的净增长量与队列剩余空间的比值，队 列拥塞指数可以反映节点在下一周期拥塞的可能性；
[0051] 结合队列长度与队列拥塞指数，把节点划分为若干状态，以反映节点不同的拥塞 程度，所述节点为协调器和/或子节点。其划分原则是：根据具体应用的需求，对队列长度 和队列拥塞指数设置若干阈值，确定不同的拥塞状态。
[0052] 步骤103 :协调器拥塞信息的通告：协调器把其当前拥塞控制周期的拥塞信息通 告给每个子节点，所述拥塞信息包括：协调器在当前拥塞控制周期中所处的拥塞状态以及 协调器在当前拥塞控制周期的队列拥塞指数；较佳的，为减小拥塞通告消息占用网络流量， 拥塞通告采取隐式通告的方式，即把拥塞信息附加在其他控制帧或广播帧中。
[0053] 步骤104 :子节点接收所述拥塞信息并监测子节点自身的当前拥塞控制周期的拥 塞状况并得到子节点自身的当前拥塞控制周期的队列长度和队列拥塞指数，判断当前拥塞 控制周期的子节点自身所处的拥塞状态；子节点的拥塞状况监测方法与步骤102中协调器 的拥塞监测方法相同。
[0054] 步骤105 :子节点根据协调器和自身的拥塞状态，调节子节点自身的发送速率及 其所带有的传感器的采集速率；
[0055] 至此子节点已经得知当前拥塞控制周期协调器的拥塞状态和自身的拥塞状态，以 此调节当前拥塞控制周期的采集速率和发送速率；
[0056] 若协调器和子节点都无拥塞状态，说明网络处于正常状态，当前拥塞控制周期发 送速率等于初始值，采集速率无需调节；
[0057] 若检测出协调器或子节点出现拥塞状态，则计算当前拥塞控制周期的发送速率和 采集速率；其计算方法为：根据子节点状态，以降低队列拥塞指数为目的，采用迭代的方法 逐步降低传感器采集速率；根据子节点和协调器拥塞程度的严重性，以迭代的方式逐步提 升或降低子节点发送速率。
[0058] 步骤106 :当前拥塞控制周期结束，重复步骤102到步骤105,进入下一拥塞控制周 期。
[0059] 上述实施例所提出的拥塞控制方法的有益效果包括：能有效解决星型网络中的节 点级拥塞问题，采用周期性的方式及时、准确的判断网络拥塞状况，当发现网络拥塞时，降 低传感器采集速率，提升拥塞子节点的发送速率，降低非拥塞子节点的发送速率，这种方式 可有效减缓缓存队列增长速率并阻止其溢出，提升网络瞬时吞吐量，最终使采集速率与发 送速率相等，网络达到平衡状态，使网络有效的度过拥塞期。
[0060] 下面参照附图3,为本发明提供的星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法的另 一个实施例的流程示意图。下面对该方法进行详细阐述。
[0061] 所述星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法，包括以下步骤：
[0062] 步骤201 :无线传感器网络初始化。在协调器端设置拥塞控制的周期，设置拥塞控 制的周期与信标帧周期相同，并在子节点端设置正常状态下的子节点的发送速率等于协调 器端的服务速率。
[0063] 步骤202 :协调器拥塞状况的监测。一个信标帧周期的开始，标志着拥塞检测周期 的开始。在协调器发送信标帧之前，先进行拥塞状况的检测。具体检测步骤可分为以下4 步：
[0064] 步骤203 :读取当前拥塞控制周期的协调器的缓存队列长度；
[0065] 步骤204 :计算当前拥塞控制周期的协调器的队列拥塞指数，其计算公式为：
[0066] 队列拥塞指数=(当前拥塞控制周期的队列长度-上一周期的队列长度）+ (队 列总长度-当前拥塞控制周期队列长度）；
[0067] 步骤205 :根据当前拥塞控制周期的协调器的队列长度和队列拥塞指数，判断当 前拥塞控制周期协调器所处状态；并且，保存当前拥塞控制周期队列长度值，为下一周期进 行拥塞指数计算做准备。
[0068] 优选的，参照附图4,本实施例根据队列长度和队列拥塞指数，把节点（包括协调 器和/或子节点）划分为5种拥塞状态，划分规则如下：
[0069] 状态O(StateO):初始状态。队列长度等于零，队列拥塞指数等于零。
[0070] 状态1 (Statel):正常发送状态，表明节点（包括协调器和/或子节点）无拥塞状 况。队列长度小于初级门限值（a*队列总长度），队列拥塞指数为任意值。
[0071] 状态2(State2):轻度拥塞状态。队列长度介于初级门限（a*队列总长度）与高 级门限（0*队列总长度）之间，队列拥塞指数小于固定门限Atte。
[0072] 状态3(State3):中度拥塞状态。队列长度介于初级门限（a*队列总长度）与高 级门限（0*队列总长度）之间，队列拥塞指数大于固定门限Atte。
[0073] 状态4(State4):重度拥塞状态。队列长度超过高级门限的最大值，队列拥 塞指数为任意值。
[0074] 在以上各式中，a、0为常量，且〇 <a< 0 < 1 ;Athr为固定门限值，〇 <Athr < 1。以此方法划分状态的状态转移图如图3所示。
[0075] 子节点通过比较队列长度和队列拥塞指数，得到当前拥塞控制周期所处状态值 (0，1，2,3,4)。
[0076] 步骤206 :协调器把其当前拥塞控制周期拥塞信息通告给每个子节点。需通告的 拥塞信息包括：协调器当前拥塞控制周期所处状态（〇，1，2, 3, 4)以及协调器当前拥塞控制 周期队列拥塞指数。
[0077] 拥塞信息随着信标帧发送给每个子节点。在信标帧负载中，使用5字节来装载拥 塞信息，其中，拥塞状态占1字节，使用字符类型存储；队列拥塞指数占4字节，使用浮点类 型存储，如图5所示。
[0078] 步骤207 :子节点接收拥塞信息，解析出协调器状态和协调器队列拥塞指数。并按 照步骤203-205的方法检测子节点当前拥塞控制周期拥塞状况，如步骤208-210所示：
[0079] 步骤208 :读取当前拥塞控制周期的子节点自身的缓存队列长度；
[0 080] 步骤209 :计算当前拥塞控制周期的子节点自身的队列拥塞指数，其计算公式为：
[0081] 队列拥塞指数=(当前拥塞控制周期的队列长度-上一周期的队列长度）+ (队 列总长度-当前拥塞控制周期队列长度）；
[0082] 步骤210 :根据当前拥塞控制周期的子节点自身的队列长度和队列拥塞指数，判 断当前拥塞控制周期子节点自身所处状态；并且，保存当前拥塞控制周期队列长度值，为下 一周期进行拥塞指数计算做准备。
[0083] 步骤211 :拥塞解除过程。拥塞的解除是在子节点端进行的，子节点根据网络拥塞 的状况（即协调器和子节点自身的拥塞状态）调节发送速率和所带传感器采集速率；
[0084] 若协调器和子节点都处于状态1，说明网络不拥塞，子节点发送速率和采集速率无 需调节；
[0085] 若协调器或子节点状态值大于1，说明网络发送拥塞，则需调节发送速率和采集速 率，采用迭代的方式逐步对速率进行调节。
[0086] 优选的，子节点所带的传感器采集速率和子节点发送速率的计算方法如下：
[0087] (1)传感器采集速率的计算。子节点根据当前拥塞控制周期子节点的拥塞状态和 队列拥塞指数计算所带传感器采集速率。以下各式中，i表示当前处于拥塞控制周期，i+1 表示下一周期，i_l表示上一周期。Z表示子节点，X表示协调器节点，n表示网络中子节点 个数，t表示信标周期时长。
[0088] 1)子节点处于状态1，传感器采集速率不变。
[0089] 2)子节点处于状态2,降低传感器采集速率，使下一周期队列拥塞指数小于当前 拥塞控制周期队列拥塞指数，以Pi+1<Pi为目标公式，计算当前拥塞控制周期的传感器采 集速率：
[0090]
[0091] 3)子节点处于状态3,降低采集速率，使下一周期队列拥塞指数小于当前拥塞控 制周期队列拥塞指数的1/e(e为自然对数），^
%目标公式，计算当前拥塞控 制周期的传感器采集速率：
[0092]
[0093] 4)子节点处于状态4,降低传感器采集速率，计算方式为使队列长度在一个周期 内降低到以下：
[0094]
[0095] (2)子节点发送速率的计算。比较协调器状态值和子节点状态，进行子节点发送速 率的计算。若协调器拥塞程度小于该子节点拥塞程度，提升该子节点发送速率；若协调器拥 塞程度大于该子节点拥塞程度，降低该子节点发送速率。具体计算方法如下：
[0096] 1)协调器状态值<子节点状态值，提升该子节点发送速率：
[0097]
[0098] 2)协调器状态值>子节点状态值，降低该子节点发送速率：
[0099]
[0100]步骤212 :根据上各式计算出子节点当前拥塞控制周期的发送速率和传感器采集 速率，即可进行相应调节，以解除网络拥塞。
[0101] 所有子节点均是执行这个步骤，即根据协调器状态和自身状态进行速率的调节。
[0102] 当前拥塞控制周期结束，返回步骤202,进入下一周期，重复执行步骤202到步骤 212〇
[0103] 从上述实施例可以看出，本发明提供的一种星型结构下的无线传感器网络的拥塞 控制方法，主要用于解决星型无线传感器网络下由于缓存队列快速增长并溢出而造成的节 点级拥塞问题。该方法包括周期性的拥塞检测、拥塞通告和拥塞解除三个部分。在进行拥 塞检测时，本发明结合了缓存队列长度与队列拥塞指数，把队列划分为了 5种拥塞状态。本 发明的拥塞解除是在子节点端进行的，当网络拥塞时，根据协调器和子节点的拥塞状态，采 用迭代的方式逐步调节子节点发送速率和传感器采集速率。
[0104] 本发明给出的拥塞控制方法，能及时、准确的判断出星型无线传感器网络的拥塞 状况，并在出现拥塞时有效减缓缓存队列增长速率阻止队列溢出，降低数据包时延和丢包 率，最终使网络达到平衡状态，使网络有效度过拥塞期。保证了星型无线传感器网络传输的 可靠性。
[0105] 所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并 不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法，其特征在于，包括： 无线传感器网络初始化，包括设置协调器的拥塞控制周期以及根据协调器服务速率设 定子节点正常状态下的发送速率； 监测协调器拥塞状况并得到协调器在当前拥塞控制周期的队列长度和队列拥塞指数， 判断当前拥塞控制周期的协调器所处的拥塞状态； 协调器把其当前拥塞控制周期的拥塞信息通告给每个子节点，所述拥塞信息包括：协 调器在当前拥塞控制周期中所处的拥塞状态以及协调器在当前拥塞控制周期的队列拥塞 指数； 子节点接收所述拥塞信息并监测子节点自身的当前拥塞控制周期的拥塞状况并得到 子节点自身的当前拥塞控制周期的队列长度和队列拥塞指数，判断当前拥塞控制周期的子 节点自身所处的拥塞状态； 子节点根据协调器和自身的拥塞状态，调节子节点自身的发送速率及其所带有的传感 器的采集速率。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拥塞控制周期需根据具体应用场景 拥塞出现的频率或采用具体协议栈的情况而定。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为保证协调器不出现拥塞状态，正常状态 下子节点的发送速率应设置为小于或等于协调器的服务速率。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述协调器把其当前拥塞控制周期的拥 塞信息通告给每个子节点的步骤中，拥塞通告采取隐式通告的方式。5. 根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述协调器和/或子节点的队 列拥塞指数的计算公式为： 队列拥塞指数=(当前拥塞控制周期的队列长度-上一拥塞控制周期的队列长 度）+ (队列总长度-当前拥塞控制周期的队列长度）。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据具体应用的需求，对队列长度和队列 拥塞指数设置若干阈值，确定不同的拥塞状态。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据队列长度和队列拥塞指数，把节点划 分为5种拥塞状态，所述节点包括协调器和/或子节点，划分规则如下： 状态〇 :初始状态，队列长度等于零，队列拥塞指数等于零； 状态1 :正常发送状态，表明节点无拥塞状况，队列长度小于初级门限值，队列拥塞指 数为任意值； 状态2 :轻度拥塞状态，队列长度介于初级门限与高级门限之间，队列拥塞指数小于固 定门限； 状态3 :中度拥塞状态，队列长度介于初级门限与高级门限之间，队列拥塞指数大于固 定门限； 状态4 :重度拥塞状态，队列长度超过高级门限的最大值，队列拥塞指数为任意值。8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述子节点根据协调器和自身的拥塞状 态，调节子节点自身的发送速率及其所带有的传感器的采集速率的步骤包括： 若协调器和子节点都无拥塞状态，说明网络处于正常状态，当前拥塞控制周期发送速 率等于初始值，采集速率无需调节； 若检测出协调器或子节点出现拥塞状态，则计算当前拥塞控制周期的传感器发送速率 和子节点采集速率并对传感器发送速率和子节点采集速率进行调节，其计算方法为： 根据子节点的拥塞状态，以降低队列拥塞指数为目的，采用迭代的方法逐步降低传感 器米集速率； 根据子节点和协调器拥塞程度的严重性，以迭代的方式逐步提升或降低子节点发送速 率。
【专利摘要】本发明公开了一种星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法，包括：无线传感器网络初始化；监测协调器拥塞状况并判断当前拥塞控制周期的协调器所处的拥塞状态；协调器把其当前拥塞控制周期的拥塞信息通告给每个子节点；子节点接收所述拥塞信息并监测子节点自身的当前拥塞控制周期的拥塞状况，判断当前拥塞控制周期的子节点自身所处的拥塞状态；子节点根据协调器和自身的拥塞状态，调节子节点自身的发送速率及其所带有的传感器的采集速率。本发明给出的星型结构下无线传感器网络拥塞控制方法，能及时、准确的判断出星型无线传感器网络的拥塞状况，并在出现拥塞时有效减缓缓存队列增长速率阻止队列溢出，保证了星型无线传感器网络传输的可靠性。
【IPC分类】H04W28/22, H04W28/02, H04W84/18
【公开号】CN104883710
【申请号】CN201510232996
【发明人】吴帆, 张洪光, 李宇清, 范文浩, 唐碧华, 刘元安
【申请人】北京邮电大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月8日