1.一种EH-HCRSN中基于时延最小化的信道分配方法,其特征在于,包括以下步骤:首先,在基于能量收集的节点异构的认知无线传感器网络EH-HCRSN的数据传输阶段,建立初始时延最小化问题数学模型和最终时延最小化问题数学模型;
其次,对信道按照频谱感知阶段所得出的可用信道概率进行排序,得到信道分组;对节点按照所用时间进行排序,得到节点分组;
再次,将已分组的节点依次分配给相应信道得到节点-信道分配矩阵X,并将节点-信道分配矩阵带入所建立的初始时延最小化问题数学模型中求得初始时间分配矩阵Tini;
最后,根据初始时间分配矩阵Tini对每条信道上的节点分配时间进行排序,得出最优时间分配矩阵T*=[t1*,t2*...,tK*],进而得出信道k上排在第n位的节点的对应信道分配矩阵X*,将T*与X*代入最终时延最小化问题数学模型中的目标函数 中求出网络中节点平均时延的最小值;
所述建立时延最小化问题数学模型,具体包括:初始时延最小化模型:
最终时延最小化模型:
T-τ:数据传输阶段的时间; 为表示初始时延最小化的目标函数,N表示数据传输节点
个数,K表示信道个数, 表示最终时延最小化的目标函数;τ表示频谱感知阶段的时间;
tn,k表示节点n在信道k上分配的传输时间;xn,k表示矩阵X中的元素,xn,k=1代表节点n被分配在信道k上传输,否则反之, 信道k上的最大接入时间;βn为第n个节点要求的传输时间,约束条件1表示在信道k上分配的所有节点所用时间之和不能超过信道k最大可接入时间;约束条件2表示一个节点所用的时间不能超过数据传输阶段的总时间;约束条件3表示分配给一个节点的时间不能少于节点所需时间;约束条件4表示一个节点只在一个信道上传输;
所述每条信道上的节点分配时间为tk={t1,k,t2,k…,tn-1,k,tn,k},将每条信道上的tn,k按照由小到大的顺序排列得到 元素 表示第mn个节点被分配在了第n位传输,则信道k上所有节点的最小总时延 为按照排序后的顺序依次调度节点在信道k上传输所得到的各节点传输时延之和;
所述数据传输阶段前还包括频谱感知阶段,在频谱感知阶段探测可用信道及信道可用时间,对在信道上传输数据的节点来说,频谱感知阶段SS阶段探测到的可用信道有3种状态:
(1)可用,节点数据成功传输的概率为:(2)不可用,信道上主用户实际存在,但频谱感知节点误检,数据传输中断的概率为:(3)初始可用,但主用户中途返回发生冲突,数据传输中断的概率为:所述频谱感知阶段探测到的可用信道所处的不同状态,节点在信道上传输时所产生的时延也不同,mn节点在信道k上的平均时延由三部分组成:(1)成功传输的时延:
(2)PU实际存在,但节点误检所导致的时延:(3)PU中途返回,发生冲突导致的时延:mn节点的平均时延:
则在信道k上传输的所有节点的平均时延之和;
表示在时间段 中,信道k上发生碰撞的概率; 表示最终时延最小化的目标函数;N表示网络中所有的数据传输节点数目;
最终,网络中所有传输节点的平均时延
2.根据权利要求1所述的一种EH-HCRSN中基于时延最小化的信道分配方法,其特征在于,所述节点-信道矩阵X为二进制矩阵,矩阵元素xn,k=1代表节点n被分配在信道k上传输,同时建立N行K列的矩阵Tini,其中行表示数据节点编号,列表示可用信道编号,Tini是节点在信道上传输时间的分配矩阵,矩阵元素tn,k代表节点n在信道k上分配的传输时间,考虑到节点在信道切换时会带来额外的能耗和时延,规定一个节点只在一个信道上传输,即:
3.根据权利要求1所述的一种EH-HCRSN中基于时延最小化的信道分配方法,其特征在于,所述对信道按照可用信道概率进行排序,得到信道分组,具体包括:将K个可用信道按照可用概率由大到小的顺序排列或按照碰撞概率由小到大的顺序排列,排序后的信道集合为:
4.根据权利要求1所述的一种EH-HCRSN中基于时延最小化的信道分配方法,其特征在于,所述对节点按照所用时间进行排序,得到节点分组,具体包括:N个数据传输节点按照所需时间由大到小排序,将排序后的节点集合平均分为 或 组,K表示信道个数。
5.根据权利要求1所述的一种EH-HCRSN中基于时延最小化的信道分配方法,其特征在于,将分组后的节点集合依次分配给 假定约束条件1满足,根据此分配结果求出初始节点-信道分配矩阵X。