WSNs中數(shù)據(jù)包長優(yōu)化算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)是一種由大量微型傳感器節(jié)點通過無線通信自組織而成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于實時地檢測、感知和采集某個區(qū)域的信息，對信息進(jìn)行處理，并發(fā)送給觀察者，從而實現(xiàn)物理世界、計算世界以及人類社會三元世界的連通。由于其在軍事、環(huán)境、醫(yī)療、家庭等方面的廣泛應(yīng)用，已引起各國政府以及學(xué)者的高度關(guān)注。傳感器節(jié)點通常是由電池供電，并且一般無法進(jìn)行充電或者更換電池，因此有效利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有限的能

2、量是一個重要挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)傳輸消耗了整個網(wǎng)絡(luò)的主要能量，而通信的數(shù)據(jù)包長是數(shù)據(jù)傳輸能耗的主要參數(shù)，因此設(shè)計有效的數(shù)據(jù)包長優(yōu)化算法，在每次數(shù)據(jù)傳輸前，精確的求解出最優(yōu)數(shù)據(jù)包長是有效利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有限能量的關(guān)鍵。
　　本文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新之處如下：
　　(1)研究構(gòu)造了新的通信能耗效率模型。通過對現(xiàn)有能耗效率模型的分析，提出一種新的能耗效率模型，同時考慮MAC層協(xié)議和信道編碼對節(jié)點能耗的影響，以反映節(jié)點的能耗效率與數(shù)據(jù)包長、

3、無線收發(fā)部件、通信協(xié)議以及通信信道之間的關(guān)系，從理論上完善了節(jié)點的能耗效率模型。
　　(2)研究了基于SA的數(shù)據(jù)包長優(yōu)化算法。通過對所構(gòu)造能耗效率模型以及基本SA算法的分析，結(jié)合基本SA算法的特點，提出了一種基于SA的數(shù)據(jù)包長優(yōu)化算法--SAP(Simulated Annealing-based Packet-size)算法。同時，結(jié)合數(shù)值分析方法，定義了計算代價這一性能評價指標(biāo)，以此可以從統(tǒng)計意義上來評價SAP算法的性能。仿真實

4、驗結(jié)果驗證了SAP算法具有較低的算法復(fù)雜度卻有較高的精確性和效率。
　　(3)研究了基于SPSA的數(shù)據(jù)包長優(yōu)化算法?；維PSA算法具有收斂速度快，目標(biāo)函數(shù)計算量小，無需求解精確梯度等優(yōu)點，結(jié)合所構(gòu)造能耗效率模型的特點，提出了一種基于SPSA的數(shù)據(jù)包長優(yōu)化算法--SPSAP(SimultaneousPerturbation Stochastic Approxlmation-based Packet-size)算法。同時，定義了平均