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专利号: 2017101233977
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于ZigBee非公平网络信道资源共享方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)系统执行当前任务,进入步骤(2);

(2)判断是否有新任务生成,倘若有,进入步骤(3),否则返回步骤(1);

(3)计算新任务与当前任务的优先级,倘若新任务优先级更高,抢占执行,结束;否则返回步骤(1)。

2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee非公平网络信道资源共享方法,其特征在于,步骤(3)具体包括:(31)根据每个节点承载的不同任务价值,为其分配相应的权重价值;

(32)将决策算法写入协议栈MAC层及应用层中,在高优先级节点遇到紧急事件时,倘若低优先级任务节点正在发射信号,在高优先级节点监控低优先级任务发射完成情况,得出两者的优先级,如果高优先级节点任务低于正在执行任务优先级则抢占信道,如果高于正在执行任务的优先级,则发送“抢占长帧”用来和低优先级节点发射的信号碰撞导致CRC校验失败,而后被抢占信道节点会在继续发送时检测忙状态后停止发送,信道空闲后高优先级任务发送本节点的服务信号进而完成发射。

3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee非公平网络信道资源共享方法,其特征在于,步骤(31)的具体方法是:采用实时调度系统模型,首先将无线网络中的节点分为两种,承载高价值任务的节点为抢占节点,承载低价值任务的节点为可被抢占节点;然后对每个节点承载的任务进行定性,定义任务生成时间s、价值v、执行时间e、绝对截止时间d、缓冲时间d-e-s、即时价值生成加速指数p、执行强度指数q,其中d=s+α×(1-E-β×e),E为自然常数

2.718,t表示当前时刻,α与β为调节参数,经时间研究分析,α设置为4,β设置为0.9;对于任务x,根据完成程度,其瞬时积累价值IVx(t)表达式为:

式(1)中,τ表示已经执行完的时间,为了体现出剩余价值与剩余执行时间因素对优先级的影响,计算任务x剩余价值密度RVDx(t),其表达式为:

式(2)中,ex表示任务号为x的总的执行时间,vx表示任务号为x的价值,px为任务执行时即时价值的生成的加速指数;当px为定值时,RVDx(t)随τ变大而变大;

由于在无线网络任务当中很多任务存在时间要求,因此任务完成存在时间约束性问题,根据任务完成需要的执行时间、剩下的空闲时间、任务截止期、当前时间等综合因素形成一个新的指标,任务完成紧迫系数 其表达式为:

根据任务剩余价值与剩余执行时间得出剩余价值密度,根据任务的空余时间与完成截止期得出执行的紧迫系数,接着综合考虑系统的价值收益与任务完成的成功率,考虑指标PRx(t),其表达式为:

4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee非公平网络信道资源共享方法,其特征在于,步骤(32)的具体方法是:在协议栈IEEE802.15.4-2006MAC层与应用层添加算法程序,存在于MCU与无线RF之间的运行CSMA-CA算法的处理器CSP,用于提供MCU与无线RF之间的通信;

应用层数据命令通过APS层与网络层到达MAC层;在MAC层中,根据从应用层中传递下来的命令选择无CSMA-CA模式还是非时隙CSMA-CA模式以及时隙CSMA-CA模式,在根据应用层的命令选定CSMA-CA的工作模式后,将“数据发射控制命令”预先存储到CSP中,并在ISSTART写入RFST后开始运行CSP中程序,在运行到STXON时,开始发送抢占数据。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于ZigBee非公平网络信道资源共享方法,其特征在于,步骤(32)包括:(32-1)设计非时隙无CSMA-CA抢占算法函数;

(32-2)将步骤(32-1)设计好的基于非时隙无CSMA-CA函数置于与macTxframe相同文件的位置,在执行macTxframe时决定是否调用;

(32-3)根据每个节点控制设备的不同,在应用层建立不同的任务,并绑定这些任务,在各节点管理下的设备触发任务的执行后,各个节点任务竞争信道资源发送信号。