低能耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究與實現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是目前受關(guān)注的研究領(lǐng)域之一，它涉及無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、分布式信息處理和微電子技術(shù)等學(xué)科的綜合應(yīng)用。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種能源極其受限的網(wǎng)絡(luò)，因此降低傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究重點。而在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各層協(xié)議中，介質(zhì)訪問控制(MAC)層和網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議的設(shè)計傳感器網(wǎng)絡(luò)的能效性有著決定性作用，因此本文主要工作如下。
　　 論文提出了一種基于低功耗偵聽(LPL，low power listening

2、)降低前導(dǎo)碼串音能耗及增加數(shù)據(jù)傳輸吞吐量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議。該協(xié)議針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的低功耗偵聽(LPL)中利用過長的前導(dǎo)碼喚醒節(jié)點，導(dǎo)致給傳感器網(wǎng)絡(luò)增加了不必要的“串音”能耗，通過在前導(dǎo)碼時序中接收到的接收數(shù)據(jù)包開始消息中目標(biāo)結(jié)點信息與節(jié)點信息進(jìn)行比較(DS-MAC)，根據(jù)比較結(jié)果來決定是否繼續(xù)接收后繼的消息和數(shù)據(jù)。同時針對LPL中在每個傳輸周期中，節(jié)點接收固定的數(shù)據(jù)包，卻都要消耗發(fā)送過長的前導(dǎo)碼所需的能量的問題，引

3、入了預(yù)留時間槽的策略(SR-MAC)，延長單個接收數(shù)據(jù)周期的時序，加大了接收節(jié)點在每個周期中接收的數(shù)據(jù)量。仿真結(jié)果表明，該協(xié)議不但提高了傳感器網(wǎng)絡(luò)的能耗性，而且增加了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
　　 本文提出了一種新的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位輔助泛洪算法。算法用定位信息來減少不必要的數(shù)據(jù)傳輸，并將傳感器網(wǎng)絡(luò)劃分成多個虛擬網(wǎng)格，虛擬網(wǎng)格中的傳感器節(jié)點被分類為內(nèi)部節(jié)點為或網(wǎng)關(guān)節(jié)點，內(nèi)部節(jié)點中只在虛擬網(wǎng)格內(nèi)發(fā)數(shù)據(jù)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點負(fù)責(zé)網(wǎng)格之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。新的方法

4、減少了經(jīng)過節(jié)點相同數(shù)據(jù)包的冗余傳輸，從而達(dá)到節(jié)能的目的。通過對數(shù)據(jù)分發(fā)過程的完整性的證明和不同類型網(wǎng)絡(luò)能耗的分析以及在ZigBee平臺上進(jìn)行實際部署測試的結(jié)果證明輔助定位泛洪路由算法具有良好的能耗有效性。針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的多維服務(wù)負(fù)載均衡問題，建立了基于一種群粒子優(yōu)化算法的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡數(shù)學(xué)模型，提出將群粒子優(yōu)化算法(PSO algorithm)應(yīng)用到傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡的算法-PSOB算法。PSOB算法根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況，通過自適應(yīng)調(diào)整