面向異構(gòu)數(shù)據(jù)的低功耗傳感器網(wǎng)絡(luò)中TDMA協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著微機(jī)電系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了一種新型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。由于其具有單個(gè)節(jié)點(diǎn)成本低廉、功耗開銷小以及節(jié)點(diǎn)布置方式簡單等優(yōu)勢，在諸如軍事監(jiān)控、智能商業(yè)應(yīng)用和環(huán)境研究等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要以敦煌文物數(shù)字化保護(hù)中大規(guī)模場景的圖像信息無線采集獲取這樣的研究內(nèi)容和實(shí)際應(yīng)用作為背景，關(guān)注于如何在大規(guī)模場景節(jié)點(diǎn)眾多網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量大的情況下完成大數(shù)據(jù)量圖像信息的無線低功耗匯聚傳輸收集工作。由于文物遺址現(xiàn)場有效

2、的圖像采集必須保證同步，而現(xiàn)場布線不太現(xiàn)實(shí)，所有只能采用無線控制和無線收發(fā)上傳數(shù)據(jù)的方式?，F(xiàn)有的一些無線傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚傳輸協(xié)議有基于競爭傳輸?shù)姆绞?，主要面向的是一些諸如微環(huán)境監(jiān)控、災(zāi)情預(yù)警等負(fù)載量低的應(yīng)用，無法滿足圖像這種大數(shù)據(jù)的傳輸收集工作；還有一些基于調(diào)度時(shí)分的協(xié)議等，則主要停留在研究和模擬層次，鮮見用于這種負(fù)載量大的信息匯聚的應(yīng)用。在這種負(fù)載量大且節(jié)點(diǎn)眾多的情況下，如何有效避免通信沖突導(dǎo)致的失敗，并保證節(jié)點(diǎn)的低功耗特性，以及如何有

3、效的管理和調(diào)度整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膯栴}，是本論文的研究目標(biāo)和難點(diǎn)。
　　 首先，本文分析和綜述了國內(nèi)外傳感網(wǎng)絡(luò)匯聚傳輸和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾淼囊恍㎝AC層協(xié)議研究現(xiàn)狀，針對(duì)現(xiàn)有的協(xié)議設(shè)計(jì)和方法較難應(yīng)用在這種負(fù)載量大且要求低功耗特性的情況，同時(shí)也吸取了一些好的設(shè)計(jì)思想，詳細(xì)的提出了一個(gè)新穎的基于TDMA方式的分時(shí)調(diào)度傳輸協(xié)議。該協(xié)議通過收集每個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作量并依據(jù)其大小相應(yīng)的分配工作時(shí)間片，使得節(jié)點(diǎn)能保證周期性的在時(shí)間片內(nèi)喚醒并進(jìn)行收發(fā)包工作，而

4、時(shí)間片用完則進(jìn)入低功耗的休眠狀態(tài)，保證了低功耗的特性，從而盡可能的延長了節(jié)點(diǎn)的生命周期時(shí)間。
　　 由于節(jié)點(diǎn)自身通信的不完全可靠性以及其他一些外界因素的干擾，節(jié)點(diǎn)可能在收發(fā)包時(shí)出現(xiàn)失敗，還有就是可能有新的傳感節(jié)點(diǎn)需要布置等，這些都將導(dǎo)致當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化。本文提出的一種新型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔{(diào)整算法，能在兩到三個(gè)周期內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)調(diào)整，使得網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)到周期性時(shí)分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸工作狀態(tài)。
　　 最后，根據(jù)提出的協(xié)議設(shè)計(jì)和關(guān)鍵算法