基于排隊Petri網(wǎng)的感知網(wǎng)節(jié)點能耗建模技術(shù)研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著嵌入式技術(shù)和無線通信的快速發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境監(jiān)測和醫(yī)療救災(zāi)等領(lǐng)域,人們對于其性能等要求也越來越高。一般網(wǎng)絡(luò)部署節(jié)點眾多,環(huán)境復(fù)雜,且由于傳感器節(jié)點的特點,自身攜帶能量受限,容易因節(jié)點能量消耗殆盡而引起網(wǎng)絡(luò)失效等問題,因此,如何高效的利用能量來盡可能減小能耗、延長傳感器節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)的生存時間是當前無線傳感器研究的核心問題之一。
　　然而當前的研究大多基于網(wǎng)絡(luò)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層等層次分別設(shè)計對應(yīng)

2、的能量高效協(xié)議或者針對節(jié)點和協(xié)議設(shè)計能量優(yōu)化策略,通過節(jié)能技術(shù)以期獲得最大的網(wǎng)絡(luò)生存時間。但這類研究并未深入分析傳感器能耗特征,也不能估計節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)具體的生存時間,以此對比分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。
　　通過對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和節(jié)點的分析,建立傳感器節(jié)點的能耗模型,從而分析傳感器節(jié)點和生存時間是針對能量問題的有效手段。能量建模其目的在于估算節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)的生存時間,預(yù)測節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)能耗及系統(tǒng)演化,根據(jù)其結(jié)果考察和比較各個優(yōu)化策略,從而做

3、出對于節(jié)點乃至全網(wǎng)的最優(yōu)選擇。
　　本文綜合考慮節(jié)點的軟硬件策略,基于事件驅(qū)動描述節(jié)點的事件、行為和狀態(tài),基于排隊論和Petri網(wǎng)形式化的表述傳感器節(jié)點,并采用排隊Petri網(wǎng)建立節(jié)點能耗模型,從而提出能耗計算方法,為節(jié)點生存時間估計和能耗對比分析提供理論基礎(chǔ)。模型綜合考慮影響能耗的各類因素,包括硬件架構(gòu)、軟件策略、業(yè)務(wù)類型、拓撲協(xié)議和信道環(huán)境等,建立基于QPME的節(jié)點能耗模型,并分析評測各類因素對能耗的影響,估計生存時間,從而指