基于排隊(duì)論的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、隨著通信及微電子等技術(shù)的不斷進(jìn)步,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。無線傳感器節(jié)點(diǎn)能量極為有限等因素使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作機(jī)制與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)有較大的不同。由于無線傳感器節(jié)點(diǎn)易失效的特性,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)始終處于動(dòng)態(tài)的變化中。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率產(chǎn)生了巨大影響,因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有自組織及自愈的特性。而實(shí)際應(yīng)用中一般通過密集部署來保證連通度和覆蓋度,這也就直接限制了無線傳感器節(jié)點(diǎn)的造價(jià)

2、。由于造價(jià)等限制條件,無線傳感器節(jié)點(diǎn)通常不會(huì)整合多頻段的復(fù)雜通訊模塊,這也使整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行在單一的共用信道下。針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中單一共用信道的通信效率問題,本文提出了基于排隊(duì)論模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化策略。在分析了多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,特別的對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)做了優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比和定量計(jì)算,其中發(fā)現(xiàn)了分簇網(wǎng)格中集中式的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與令牌環(huán)網(wǎng)的分布式環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下信道使用權(quán)的傳遞過程極為相似的特點(diǎn),并得到了在一定的條件下

3、集中式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信道利用效率高于分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重要結(jié)論。以上結(jié)論說明:在合適的信道使用權(quán)分配策略下,集中式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信道傳輸效率能獲得較大提升。因此在研究了曼徹斯特編碼特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種新的編碼方案,從而使集中式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各節(jié)點(diǎn)能夠以更高效的方式參與信道使用權(quán)的爭(zhēng)用仲裁,在發(fā)送優(yōu)先級(jí)信息相同的前提下,仿真實(shí)驗(yàn)表明同傳統(tǒng)的逐節(jié)點(diǎn)詢問方式相比,仲裁時(shí)間縮短為原來的四分之一。此外,利用排隊(duì)論的相關(guān)模型和分析方法,找到了在獨(dú)占式的分配