高效能耗的傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂坪吐酚杉夹g(shù)的研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)、無(wú)線技術(shù)的迅速發(fā)展和日趨成熟,具有廣泛應(yīng)用前景的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在多個(gè)領(lǐng)域出現(xiàn),傳感器網(wǎng)絡(luò)在成網(wǎng)方式、通信模式、資源能力等方面與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有很大差異,也有別于傳統(tǒng)意義上的自組織網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)高服務(wù)質(zhì)量的保障和高效帶寬的利用；然而傳感器網(wǎng)絡(luò)與之不同,由于缺乏持續(xù)、穩(wěn)定的能量供給,其重要設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過(guò)高效使用能量來(lái)最大化網(wǎng)絡(luò)生命期。網(wǎng)絡(luò)生命期體現(xiàn)了能耗效率的高低,從本質(zhì)上反映出網(wǎng)

2、絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)可用能量和路由選擇等因素的影響,因此如何延長(zhǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命期成為了當(dāng)前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。 本論文首先從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的角度對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究,提出一種高效能耗、具備自適應(yīng)能力的傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(EEWNA),并提供了EEWNA的構(gòu)件化表示方法。本論文還提出一種通用的傳感器網(wǎng)絡(luò)形式化描述模型,為拓?fù)淇刂坪吐酚杉夹g(shù)的研究提供了一套標(biāo)準(zhǔn)的形式化描述方法。 拓?fù)淇刂萍夹g(shù)的研究是本論文的研

3、究重點(diǎn),首先對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)中拓?fù)淇刂茊?wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)分類(lèi)和算法性能比較,為傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂扑惴ê图夹g(shù)的研究建立起系統(tǒng)的理論框架。提出一種基于度約束最小生成樹(shù)問(wèn)題的拓?fù)淇刂扑惴═CS,與具有相同時(shí)間復(fù)雜度的同類(lèi)算法相比,TCS所獲得的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在通信干擾和結(jié)構(gòu)健壯性方面表現(xiàn)出更好的性能。本論文采用自頂向下的方法研究傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論刻畫(huà)傳感器網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)特性,根據(jù)統(tǒng)計(jì)特性要求尋找理想的拓?fù)湫纬煞绞?并結(jié)合到適應(yīng)度模型,研究節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)

4、時(shí)功率設(shè)置和鏈接選擇行為。本論文還針對(duì)分簇方式拓?fù)淇刂扑惴ǖ牟渴鹗芟藁蚩煽啃匀狈Φ葐?wèn)題,把分簇方式拓?fù)淇刂茊?wèn)題轉(zhuǎn)化為攜近似優(yōu)化目標(biāo)的簇劃分及簇頭選取兩個(gè)子問(wèn)題,提出了一種啟發(fā)式的分簇方式拓?fù)淇刂扑惴℉TCC,該算法創(chuàng)新之處在于權(quán)衡了空閑偵聽(tīng)能耗和網(wǎng)絡(luò)通信開(kāi)銷(xiāo)兩方面能耗。 在路由技術(shù)方面,首先以網(wǎng)絡(luò)生命期作為能耗效率的指標(biāo),采用網(wǎng)絡(luò)流理論構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)生命期模型,在該模型上考慮節(jié)點(diǎn)異跳單位傳輸代價(jià)的差異性,分析生命期最大化對(duì)路由過(guò)

5、程的需求?；诟咝芎膫鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)模型,從路由層面分析節(jié)點(diǎn)負(fù)載壓力對(duì)網(wǎng)絡(luò)生命期的影響,并給出節(jié)點(diǎn)負(fù)載壓力的啟發(fā)式定義,研究能反映節(jié)點(diǎn)相對(duì)負(fù)載壓力的路由策略。 最后對(duì)本論文的工作進(jìn)行了總結(jié),指出了需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容和方向。 論文的研究?jī)?nèi)容作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的重要組成部分,其研究結(jié)論可以應(yīng)用于多種傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,以提高能量的使用效率和增長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命期,同時(shí)希望能為推動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用化進(jìn)程和構(gòu)建新型的