基于排隊(duì)Petri網(wǎng)的感知網(wǎng)節(jié)點(diǎn)能耗建模技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著嵌入式技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信的快速發(fā)展,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)和醫(yī)療救災(zāi)等領(lǐng)域,人們對(duì)于其性能等要求也越來(lái)越高。一般網(wǎng)絡(luò)部署節(jié)點(diǎn)眾多,環(huán)境復(fù)雜,且由于傳感器節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn),自身攜帶能量受限,容易因節(jié)點(diǎn)能量消耗殆盡而引起網(wǎng)絡(luò)失效等問(wèn)題,因此,如何高效的利用能量來(lái)盡可能減小能耗、延長(zhǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間是當(dāng)前無(wú)線(xiàn)傳感器研究的核心問(wèn)題之一。
　　然而當(dāng)前的研究大多基于網(wǎng)絡(luò)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層等層次分別設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)

2、的能量高效協(xié)議或者針對(duì)節(jié)點(diǎn)和協(xié)議設(shè)計(jì)能量?jī)?yōu)化策略,通過(guò)節(jié)能技術(shù)以期獲得最大的網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。但這類(lèi)研究并未深入分析傳感器能耗特征,也不能估計(jì)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)具體的生存時(shí)間,以此對(duì)比分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。
　　通過(guò)對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和節(jié)點(diǎn)的分析,建立傳感器節(jié)點(diǎn)的能耗模型,從而分析傳感器節(jié)點(diǎn)和生存時(shí)間是針對(duì)能量問(wèn)題的有效手段。能量建模其目的在于估算節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間,預(yù)測(cè)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)能耗及系統(tǒng)演化,根據(jù)其結(jié)果考察和比較各個(gè)優(yōu)化策略,從而做

3、出對(duì)于節(jié)點(diǎn)乃至全網(wǎng)的最優(yōu)選擇。
　　本文綜合考慮節(jié)點(diǎn)的軟硬件策略,基于事件驅(qū)動(dòng)描述節(jié)點(diǎn)的事件、行為和狀態(tài),基于排隊(duì)論和Petri網(wǎng)形式化的表述傳感器節(jié)點(diǎn),并采用排隊(duì)Petri網(wǎng)建立節(jié)點(diǎn)能耗模型,從而提出能耗計(jì)算方法,為節(jié)點(diǎn)生存時(shí)間估計(jì)和能耗對(duì)比分析提供理論基礎(chǔ)。模型綜合考慮影響能耗的各類(lèi)因素,包括硬件架構(gòu)、軟件策略、業(yè)務(wù)類(lèi)型、拓?fù)鋮f(xié)議和信道環(huán)境等,建立基于QPME的節(jié)點(diǎn)能耗模型,并分析評(píng)測(cè)各類(lèi)因素對(duì)能耗的影響,估計(jì)生存時(shí)間,從而指