能量有效的WSNs路由協(xié)議與分布式調(diào)度方法研究.pdf

1、隨著無線通訊技術(shù)、微電子技術(shù)以及傳感技術(shù)的不斷發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSNs)越來越受到研究人員的關(guān)注,在軍事、民用等諸多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,成為測試領(lǐng)域研究的前沿與熱點(diǎn)問題之一。
　　WSNs研究的一個重要問題是在滿足一定應(yīng)用需求的前提下,降低網(wǎng)絡(luò)能耗,最大化網(wǎng)絡(luò)壽命。其中,WSNs的路由協(xié)議和分布式調(diào)度方法憑借重要的支撐作用和對網(wǎng)絡(luò)性能的重要影響,成為WSNs研究領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。本

2、文從約減收發(fā)數(shù)據(jù)量和控制空閑偵聽時間兩個角度出發(fā)開展相關(guān)研究。論文的主要研究工作包括以下四個方面的內(nèi)容:
　　1.針對WSNs節(jié)點(diǎn)能量有限、能耗不均勻的問題,提出能量有效的鏈簇式路由協(xié)議EELC。該協(xié)議采用多權(quán)值局部競爭的方式選擇簇頭,并構(gòu)造剩余能量由低到高的鏈?zhǔn)酱厝航Y(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能耗均衡的目標(biāo)。理論分析和仿真表明,該方法可有效地平衡網(wǎng)絡(luò)的能量消耗,延長網(wǎng)絡(luò)生存周期。
　　2.針對無線鏈路存在不穩(wěn)定性和不對稱性的問題,提

3、出多時間尺度鏈路估計算法及相應(yīng)路由協(xié)議。該方法通過長期和短期兩種時間尺度估計節(jié)點(diǎn)間的鏈路質(zhì)量,構(gòu)建穩(wěn)定鏈路和突發(fā)鏈路共存的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并采用突發(fā)鏈路發(fā)現(xiàn)策略實(shí)現(xiàn)機(jī)會路由。同時,針對鏈路不對稱性引起的復(fù)制數(shù)據(jù)包問題,提出了多路徑ACK策略,通過提高ACK到達(dá)率來抑制復(fù)制包的產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,該算法可有效減少平均路徑長度,提高包接收率和網(wǎng)絡(luò)能效性。
　　3.針對異步MAC調(diào)度方法通訊建立過程中空閑偵聽時間過長導(dǎo)致能效性下降的問題,提出

4、一種WSNs異步低占空比MAC調(diào)度方法TR-MAC。該方法采用動態(tài)信標(biāo)幀周期機(jī)制,通過預(yù)留時間裕度的方式實(shí)現(xiàn)時間估計,并建立收發(fā)節(jié)點(diǎn)間的雙向時間約定,以降低節(jié)點(diǎn)工作占空比并減少數(shù)據(jù)傳輸延時。利用TinyOS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)TR-MAC并完成性能測試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法不但可進(jìn)一步降低節(jié)點(diǎn)的工作占空比,還可有效減少數(shù)據(jù)傳輸時延。
　　4.為實(shí)現(xiàn)WSNs路由協(xié)議和分布式調(diào)度方法的準(zhǔn)確評估,針對現(xiàn)有WSNs協(xié)議評估存在的問題,將測試床技術(shù)和T