無線傳感網(wǎng)絡的時延感知跨層優(yōu)化.pdf

1、無線傳感網(wǎng)絡近年來獲得全球范圍內越來越多的關注，尤其是隨著微機電系統(tǒng)（MEMS）技術的擴散，智能傳感器得到了快速的發(fā)展。這些傳感器節(jié)點能夠感知，測量并且從周圍環(huán)境中收集到有效的信息，并經(jīng)過一些局部的決策處理后自主地向用戶或其他中繼傳感器傳輸感知到的數(shù)據(jù)。在實際應用當中，無線傳感器網(wǎng)絡的通信時延約束是網(wǎng)絡QoS評價標準中非常重要的一項性能指標。無線網(wǎng)絡理論研究中存在許多關于時延感知資源控制的方法。目前，越來越多的研究者傾向于開展多跳無線網(wǎng)

2、絡中的隊列時延理論研究，然而，依然只有很少的研究者投入于最差時延保障相關的理論研究當中。此外，由于無線傳網(wǎng)絡中的傳感器節(jié)點在很多情況下都只通過能量有限的電池進行供電，有時電池中的電量無法滿足傳感器節(jié)點在進行操作時所需要的能量消耗。因此，聯(lián)合考慮外部能源供電與傳感器自身的能量采集也是很有必要的。
　　本文在充分了解國內外有關無線傳感器網(wǎng)絡傳輸時延感知及能量資源分配研究現(xiàn)狀的基礎上，深入研究了網(wǎng)絡穩(wěn)定性約束下具有最差時延保障的網(wǎng)絡吞吐

3、量優(yōu)化和能量資源分配問題，主要的研究工作如下所示：
　　1)在傳統(tǒng)的多跳無線傳感器網(wǎng)絡吞吐量優(yōu)化問題模型的基礎上，加入了具有最差時延保障的隊列數(shù)據(jù)傳輸約束。文章構造了一種新的虛擬隊列用以分析討論隊列數(shù)據(jù)的最差時延上界問題。同時，文章引入了一個控制參數(shù)對實際數(shù)據(jù)隊列與虛擬時延隊列的隊列積壓之差進行控制。在只考慮兩種極端條件的前提下，文章給出了與該控制參數(shù)有關的隊列傳輸最差時延，進而對其進行最小化處理并獲得對應的控制參數(shù)值。
　

4、　2)除了隊列最差時延保障約束，本文另外考慮了一個具有端到端傳輸時延約束的網(wǎng)絡吞吐量優(yōu)化問題模型。同時，在該模型中引入了網(wǎng)絡編碼的概念。文章最終通過李雅普諾夫優(yōu)化方法將平均端到端時延約束條件轉化成若干的隊列穩(wěn)定性條件并進行求解。
　　3)在研究問題1）的基礎上，考慮傳感器節(jié)點的能量消耗及功率分配的問題。本文考慮了一種傳感器節(jié)點的混合供電模式，即網(wǎng)絡中的傳感器節(jié)點供電包含完全靠自身采集能量、完全由電網(wǎng)進行能量提供以及既能靠自身進行能