能量有效的WSNs路由協(xié)議與分布式調(diào)度方法研究.pdf

1、隨著無線通訊技術(shù)、微電子技術(shù)以及傳感技術(shù)的不斷發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSNs)越來越受到研究人員的關(guān)注,在軍事、民用等諸多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,成為測(cè)試領(lǐng)域研究的前沿與熱點(diǎn)問題之一。
　　WSNs研究的一個(gè)重要問題是在滿足一定應(yīng)用需求的前提下,降低網(wǎng)絡(luò)能耗,最大化網(wǎng)絡(luò)壽命。其中,WSNs的路由協(xié)議和分布式調(diào)度方法憑借重要的支撐作用和對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的重要影響,成為WSNs研究領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。本

2、文從約減收發(fā)數(shù)據(jù)量和控制空閑偵聽時(shí)間兩個(gè)角度出發(fā)開展相關(guān)研究。論文的主要研究工作包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容:
　　1.針對(duì)WSNs節(jié)點(diǎn)能量有限、能耗不均勻的問題,提出能量有效的鏈簇式路由協(xié)議EELC。該協(xié)議采用多權(quán)值局部競(jìng)爭(zhēng)的方式選擇簇頭,并構(gòu)造剩余能量由低到高的鏈?zhǔn)酱厝航Y(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能耗均衡的目標(biāo)。理論分析和仿真表明,該方法可有效地平衡網(wǎng)絡(luò)的能量消耗,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存周期。
　　2.針對(duì)無線鏈路存在不穩(wěn)定性和不對(duì)稱性的問題,提

3、出多時(shí)間尺度鏈路估計(jì)算法及相應(yīng)路由協(xié)議。該方法通過長(zhǎng)期和短期兩種時(shí)間尺度估計(jì)節(jié)點(diǎn)間的鏈路質(zhì)量,構(gòu)建穩(wěn)定鏈路和突發(fā)鏈路共存的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并采用突發(fā)鏈路發(fā)現(xiàn)策略實(shí)現(xiàn)機(jī)會(huì)路由。同時(shí),針對(duì)鏈路不對(duì)稱性引起的復(fù)制數(shù)據(jù)包問題,提出了多路徑ACK策略,通過提高ACK到達(dá)率來抑制復(fù)制包的產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,該算法可有效減少平均路徑長(zhǎng)度,提高包接收率和網(wǎng)絡(luò)能效性。
　　3.針對(duì)異步MAC調(diào)度方法通訊建立過程中空閑偵聽時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致能效性下降的問題,提出

4、一種WSNs異步低占空比MAC調(diào)度方法TR-MAC。該方法采用動(dòng)態(tài)信標(biāo)幀周期機(jī)制,通過預(yù)留時(shí)間裕度的方式實(shí)現(xiàn)時(shí)間估計(jì),并建立收發(fā)節(jié)點(diǎn)間的雙向時(shí)間約定,以降低節(jié)點(diǎn)工作占空比并減少數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)。利用TinyOS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)TR-MAC并完成性能測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法不但可進(jìn)一步降低節(jié)點(diǎn)的工作占空比,還可有效減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。
　　4.為實(shí)現(xiàn)WSNs路由協(xié)議和分布式調(diào)度方法的準(zhǔn)確評(píng)估,針對(duì)現(xiàn)有WSNs協(xié)議評(píng)估存在的問題,將測(cè)試床技術(shù)和T