1.一种基于效用函数的无线体域网QoS优化方法,其特征在于,包括如下步骤:S1.设置节点数据优先级;
S2.确定节点的数据队列长度和节点的数据到达比特率;
S3.确定效用函数中的平均等待时间;
S4.构建效用函数模型,所述效用函数用来衡量节点i对节点数据包的平均等待时间的满意度;
所述S4的实现包括:设节点i的效用与平均等待时间W相关联,则节点效用与平均等待时间之间的关系用效用函数表示为:其中,α,β是可调参数,它们的范围在0‑15;
S5.优化效用函数,即确定优化目标,以最大化网络中每个时隙的预测平均等待时间的总效用;
所述S5的优化目标函数为:
求解优化目标函数的方法为将其近似为一个线性函数,具体过程如下:利用Ui(Wi)函数的性质,得到:
n
假设存在一个节点i中数据队列长度大于零的集合A={i:Li[n]>0},最终将无线体域网的QoS模型建立为数据传输速率ri[n]的线性函数:约束条件为:
2.根据权利要求1所述的一种基于效用函数的无线体域网QoS优化方法,其特征在于,所述S1的具体实现为:设一个无线体域网中节点集合为I={1,2,3,...,N},该无线体域网中的每个节点各自的监测不同的人体参数,根据节点数据类型设置该节点的数据优先级。
3.根据权利要求2所述的一种基于效用函数的无线体域网QoS优化方法,其特征在于,所述优先级划分为:根据IEEE 802.15.6协议中定义的数据优先级从低到高分别为0~7,根据数据特征可将其分为三类,BE数据优先级为0~2,QoS数据优先级为3~4,医疗数据优先级为5~7。
4.根据权利要求1所述的一种基于效用函数的无线体域网QoS优化方法,其特征在于,所述S2的节点的数据队列长度和节点的数据到达比特率,采用节点平均到达比特率ηi和节点平均队列长度
5.根据权利要求4所述的一种基于效用函数的无线体域网QoS优化方法,其特征在于,所述节点平均到达比特率ηi定义为:节点在时隙n期间到达的数据包总位数与时隙长度之间的比值。
6.根据权利要求4所述的一种基于效用函数的无线体域网QoS优化方法,其特征在于,所述节点平均队列长度 定义为:假设存在长度为Tω的时间窗,在nTs时刻,节点i的时间窗口上的平均队列长度 可以写成nTs时刻节点i队列中的位数与上一时刻,即(n‑1)Ts时刻传输剩余队列的长度之和,表达式为:其中Li[n]为nTs时刻节点i队列中的位数,θ=Ts/Tω,Ts是单个时隙长度。
7.根据权利要求1所述的一种基于效用函数的无线体域网QoS优化方法,其特征在于,所述S3中的效用函数中的平均等待时间采用预测平均等待时间表示,在时隙n的开始nTs时刻,给定数据传输速率ri[n],则在时隙n结束时,(n+1)Ts的预测平均等待时间通过下式获得:在给定数据传输速率ri[n]时,假设Li[n]为nTs时刻节点i队列中数据包的位数,则在时隙n结束时(n+1)Ts时刻的预测平均等待时间是时隙n期间数据传输速率ri[n]的函数: