無線傳感器網(wǎng)絡(luò)若干節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor networks，WSN)的節(jié)點(diǎn)中，可內(nèi)置形式多樣的傳感器，通過多節(jié)點(diǎn)協(xié)作測量周邊環(huán)境的理化信號(hào)，從而探測到眾多相關(guān)的客觀世界狀態(tài)，如溫度、噪聲、震動(dòng)、壓力、物體的移動(dòng)和污染指標(biāo)。WSN節(jié)點(diǎn)一般由四個(gè)部分組成：微控制單元、傳感器模塊、無線收發(fā)裝置和電池單元組成，眾多節(jié)點(diǎn)會(huì)以自組織的方式快速形成一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)受到其自身體積、成本等因素的限制，從而導(dǎo)致其處理能力、存儲(chǔ)能力、帶寬、以及電源供

2、給十分有限。
　　能量效率的問題是 WSN急需解決的關(guān)鍵問題之一，因此如何有效降低能耗，延長節(jié)點(diǎn)的生命周期從而延長 WSN的生命周期，這需要從理論到實(shí)踐做許多的工作。
　　本文從操作系統(tǒng)和組網(wǎng)的角度，對(duì) WSN中的若干節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)展開了相關(guān)研究，包括操作系統(tǒng)的若干節(jié)能技術(shù)，以及組網(wǎng)的若干節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)。介紹了自主研發(fā)的節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng) TaraxOS1，研究了該系統(tǒng)的低功耗任務(wù)調(diào)度；研究了與連通支配集相關(guān)的組網(wǎng)技術(shù)，以支持高效節(jié)能

3、的組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸。主要內(nèi)容包括：
　　(1)研究了 WSN中的節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)，研究設(shè)計(jì)了 TaraxOS操作系統(tǒng)。介紹了 TaraxOS的中斷、內(nèi)存管理、調(diào)度機(jī)制、系統(tǒng)的工作流程以及調(diào)度機(jī)制，重點(diǎn)研究了基于電池模型的低功耗任務(wù)調(diào)度算法。
　　(2)提出了用馬爾科夫模型優(yōu)化分布式連通支配集算法。該算法首先使用離散馬爾科夫鏈為節(jié)點(diǎn)建立模型，然后根據(jù)節(jié)點(diǎn)的度和剩余能量進(jìn)行多輪選舉支配點(diǎn)，并依據(jù)模型預(yù)測的功耗決定本輪的運(yùn)行時(shí)間。

4、>　　(3)提出了基于鄰節(jié)點(diǎn)信息的分布式連通支配集構(gòu)造算法。該算法首先利用單跳鄰節(jié)點(diǎn)的通信覆蓋信息，分布式的在全網(wǎng)中求出各節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的最小轉(zhuǎn)發(fā)集，然后采用在鄰節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)廣播最小轉(zhuǎn)發(fā)集信息的方法構(gòu)造出連通支配集。
　　(4)提出了基于蜂窩模型構(gòu)建虛擬骨干網(wǎng)的分布式算法。蜂窩結(jié)構(gòu)是高效的二維區(qū)域覆蓋方法，基于蜂窩模型構(gòu)建虛擬骨干網(wǎng)的分布式算法，減少了蜂窩結(jié)構(gòu)模型的扭曲度，經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)表明，由本算法構(gòu)建出的骨干節(jié)點(diǎn)數(shù)少且穩(wěn)定，得到的骨干網(wǎng)較