異步傳感網(wǎng)時(shí)間調(diào)度方法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量的靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)同地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)感知對(duì)象的監(jiān)測(cè)信息，并報(bào)告給用戶。它是伴隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展而產(chǎn)生的。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)異步網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)接入的隨機(jī)性和硬件時(shí)鐘的不精準(zhǔn)性導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是異步的，作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧重要基礎(chǔ)架構(gòu)的介質(zhì)訪問控制（Medium Access Control，簡(jiǎn)稱M

2、AC）負(fù)責(zé)為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分配無線信道資源，決定著網(wǎng)絡(luò)中無線信道的使用方式，直接影響著節(jié)點(diǎn)能量的使用及網(wǎng)絡(luò)的整體性能，是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時(shí)間調(diào)度的基礎(chǔ)。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自身特點(diǎn)及其限制，基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議，節(jié)能性差，信道沖突概率高，會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)包重傳；而基于固定分配機(jī)制的協(xié)議，設(shè)備成本高，對(duì)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步要求苛刻，會(huì)產(chǎn)生額外的能耗，而且實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。針對(duì)上述問題，在現(xiàn)有的MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)半仲裁系統(tǒng)（Semi-Quorum Syste

3、m，SQS），提出了一個(gè)本地按需調(diào)節(jié)占空比方案（Localized and On-Demand Scheme，LOD），LOD通過增加相應(yīng)的算法，改進(jìn)時(shí)間調(diào)度機(jī)制，保證網(wǎng)絡(luò)在異步環(huán)境下仍有較好的性根據(jù)理論推導(dǎo)以及實(shí)際測(cè)試平臺(tái)上的測(cè)試結(jié)果分析，在異步傳感網(wǎng)絡(luò)中，采用LOD機(jī)制后，可以顯著地降低節(jié)點(diǎn)的干擾，降低沖突概率，提高網(wǎng)絡(luò)信道利用率和信道訪問公平性能，并給出了它的理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本文研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)深入分析了無線傳

4、感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，將現(xiàn)有的MAC協(xié)議做了一個(gè)分類，包括基于競(jìng)爭(zhēng)的、基于調(diào)度的和兩者混合的MAC協(xié)議，并對(duì)它們進(jìn)行分析和比較。
　　(2)在已有的MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)本地按需調(diào)度方案LOD，該機(jī)制基于 SQS系統(tǒng)，可以提高無線信道的利用率以及增加每個(gè)節(jié)點(diǎn)接入無線信道的公平性，保證在異步網(wǎng)絡(luò)下任何一對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)至少有一個(gè)共同的活動(dòng)時(shí)隙。
　　(3)通過理論推導(dǎo)分析了LOD機(jī)制的特性，并通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量了LOD的性能，與B-MA