面向數(shù)據(jù)匯聚傳感網(wǎng)絡(luò)的TDMA鏈路調(diào)度技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)據(jù)匯聚傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種新型的數(shù)據(jù)采集手段，廣泛應(yīng)用于各類需要周期性匯聚感知數(shù)據(jù)的場景，如環(huán)境監(jiān)測、文物保護(hù)、健康監(jiān)測等。由于數(shù)據(jù)匯聚傳感器網(wǎng)絡(luò)采用多跳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式，加上節(jié)點本身通信距離有限，網(wǎng)絡(luò)中存在大量數(shù)據(jù)并發(fā)傳輸機會。TDMA鏈路調(diào)度技術(shù)通過采用干擾感知的方式對節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸活動進(jìn)行調(diào)度，極大地提升了網(wǎng)絡(luò)性能。
　　然而，由于傳感節(jié)點的硬件資源限制、有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬和節(jié)點能量，以及無線干擾等問題，如何有效地實現(xiàn)TDMA鏈路調(diào)度

2、以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能依然面臨著諸多挑戰(zhàn)和難題?；谏鲜鲈颍疚膹膯涡诺琅c多信道兩個方面開展了TDMA鏈路調(diào)度技術(shù)研究工作。在單信道方面，提出了基于網(wǎng)絡(luò)沖突圖的集中式調(diào)度方法和基于節(jié)點協(xié)作的分布式調(diào)度方法。在多信道方面，提出了網(wǎng)絡(luò)能量消耗優(yōu)化的多信道鏈路調(diào)度方法。
　　在單信道集中式鏈路調(diào)度技術(shù)方面，首先，考慮到無線干擾測量對構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)沖突圖的重要性，提出了精確測量點對點干擾的方法(InterM，Point-to-PointInterfe

3、renceMeasurement)。通過為節(jié)點分派無沖突干擾測量包發(fā)送時間片，確保節(jié)點能夠精確測量無線干擾。其次，針對數(shù)據(jù)匯聚傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點初始工作量異構(gòu)與節(jié)點喚醒能量消耗問題，提出了基于網(wǎng)絡(luò)沖突圖的工作量感知鏈路調(diào)度算法（WAGS，Workload-AwareGreedyScheduling）。通過采用工作量感知時間片指派和貪婪時間片重用機制，降低了數(shù)據(jù)傳輸延遲和節(jié)點能量消耗。最后，在節(jié)點工作量感知的基礎(chǔ)上，提出了結(jié)合數(shù)據(jù)融合的調(diào)度

4、算法PriorS，進(jìn)一步降低了節(jié)點能量消耗。
　　在單信道分布式鏈路調(diào)度技術(shù)方面，針對集中式調(diào)度算法需要收集整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒉?gòu)建網(wǎng)絡(luò)沖突圖，導(dǎo)致無法適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)匯聚傳感器網(wǎng)絡(luò)的問題，提出了結(jié)合深度優(yōu)先遍歷技術(shù)、時間片協(xié)商機制、以及有限連續(xù)時間片指派的分布式鏈路調(diào)度算法(Coop，Cooperation-basedSchedulingwithConsecutiveTimeslotsAssignment），保證了數(shù)據(jù)并發(fā)傳輸?shù)目?/p>

5、靠性和能量效率。然后，針對Coop算法每一次只能為一個節(jié)點指派時間片的問題，提出了時間片并發(fā)指派的分布式調(diào)度算法(CDTS，Cooperation-basedDistributedTDMAScheduling)。設(shè)計了基于輪的時間片指派與分布式時間片選舉機制，降低了時間片指派開銷并保證了數(shù)據(jù)傳輸可靠性和能量效率。
　　在多信道鏈路調(diào)度技術(shù)方面，針對在低速率、低數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)絡(luò)中，由于many-to-one的通信模式，單信道連續(xù)時

6、間片指派無法最優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)能量消耗問題，設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)能量消耗優(yōu)化的無限和有限信道的鏈路調(diào)度算法SUC(SchedulingwithUnlimitedChannels)和SLC(SchedulingwithLimitedChannels)。算法采用基于接收端的連續(xù)時間片指派方法和貪婪多信道分配技術(shù)，以最少的信道數(shù)實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)能量消耗優(yōu)化。
　　在未來的研究工作中，可從以下幾個方面開展工作:設(shè)計綜合考慮節(jié)點調(diào)度次序、數(shù)據(jù)傳輸延遲、能量消耗的集