異步無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中廣播協(xié)議的研究.pdf

1、異步無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的全網(wǎng)廣播是一項(xiàng)最基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，主要應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、軟件更新等場(chǎng)景。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的傳感節(jié)點(diǎn)大多數(shù)由電池提供能量，所以網(wǎng)絡(luò)中的能量有限，而轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的多少對(duì)節(jié)點(diǎn)能量的消耗有重要影響，因此數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)通常被用來(lái)反映全網(wǎng)廣播的傳輸代價(jià)。而在異步無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中，由于節(jié)點(diǎn)采用了睡眠調(diào)度策略，引入了大量的額外等待時(shí)延，使得在異步無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中，單跳地?cái)?shù)據(jù)廣播可能是通過(guò)多次單播實(shí)現(xiàn)的。因此，在設(shè)計(jì)異步傳感網(wǎng)絡(luò)的廣播協(xié)議時(shí)，不

2、僅要考慮如何減少網(wǎng)絡(luò)的傳輸代價(jià)，也要考慮如何降低廣播過(guò)程中的等待代價(jià)。本文主要的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下:
　　 (1)在全網(wǎng)廣播能覆蓋全網(wǎng)的前提下，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)的傳輸代價(jià)和等待代價(jià)，提出了一種基于傳輸代價(jià)最優(yōu)樹(shù)的廣播協(xié)議，即在傳輸代價(jià)最優(yōu)樹(shù)的基礎(chǔ)上引入機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。首先，以網(wǎng)絡(luò)的傳輸代價(jià)為依據(jù)為網(wǎng)絡(luò)建立一棵以源節(jié)點(diǎn)為根的廣播樹(shù)以保證廣播在全網(wǎng)覆蓋的前提下將數(shù)據(jù)冗余降到最低。而在調(diào)度未知的網(wǎng)絡(luò)中，引入機(jī)會(huì)合作轉(zhuǎn)發(fā)策略，以進(jìn)一步降

3、低由異步調(diào)度本身引起的額外的等待代價(jià)。在機(jī)會(huì)合作機(jī)制中，在單跳范圍內(nèi)通過(guò)比較發(fā)送方與其下一跳節(jié)點(diǎn)之間的等待時(shí)延坐標(biāo)，從中選擇時(shí)延最小的節(jié)點(diǎn)作為下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。這種在調(diào)度未知的網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的廣播策略同時(shí)考慮了傳輸代價(jià)和等待代價(jià)。
　　 (2)在異步無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中如何平衡廣播中的能耗和等待時(shí)延是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)中靠近源節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)在廣播過(guò)程中有可能會(huì)消耗較多的能量，應(yīng)該著重考慮這些節(jié)點(diǎn)地能耗節(jié)省問(wèn)題。而對(duì)于那些離原節(jié)點(diǎn)距離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)來(lái)

4、說(shuō)，則主要考慮其等待時(shí)延的減少問(wèn)題。以此，提出一種網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和能耗自適應(yīng)的廣播方案，首先，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的地理位置，用跳數(shù)信息為每個(gè)節(jié)點(diǎn)建立位置坐標(biāo)。在跳數(shù)坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)自身到源節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)近自適應(yīng)的采用節(jié)省能耗方案還是采用節(jié)省時(shí)延的方案來(lái)優(yōu)化廣播過(guò)程。
　　 (3)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延對(duì)實(shí)時(shí)的異步無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是非常重要，為了讓廣播數(shù)據(jù)包在限定的時(shí)間內(nèi)完成廣播，提出一個(gè)時(shí)延受限的廣播策略。首先，為網(wǎng)絡(luò)建立一個(gè)寬度優(yōu)先廣播樹(shù)，來(lái)減少網(wǎng)絡(luò)的傳