基于排隊論的無線傳感器網(wǎng)絡拓撲結構優(yōu)化技術研究.pdf

1、隨著通信及微電子等技術的不斷進步,無線傳感器網(wǎng)絡在諸多領域得到了廣泛的應用。無線傳感器節(jié)點能量極為有限等因素使得無線傳感器網(wǎng)絡的運作機制與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡有較大的不同。由于無線傳感器節(jié)點易失效的特性,無線傳感器網(wǎng)絡的拓撲結構始終處于動態(tài)的變化中。拓撲結構的不穩(wěn)定性對整個網(wǎng)絡的傳輸效率產(chǎn)生了巨大影響,因此無線傳感器網(wǎng)絡的拓撲結構應當具有自組織及自愈的特性。而實際應用中一般通過密集部署來保證連通度和覆蓋度,這也就直接限制了無線傳感器節(jié)點的造價

2、。由于造價等限制條件,無線傳感器節(jié)點通常不會整合多頻段的復雜通訊模塊,這也使整個無線傳感器網(wǎng)絡運行在單一的共用信道下。針對無線傳感器網(wǎng)絡中單一共用信道的通信效率問題,本文提出了基于排隊論模型的拓撲結構優(yōu)化策略。在分析了多種網(wǎng)絡拓撲結構的基礎上,特別的對無線傳感器網(wǎng)絡中常見的拓撲結構做了優(yōu)缺點的對比和定量計算,其中發(fā)現(xiàn)了分簇網(wǎng)格中集中式的星型拓撲結構與令牌環(huán)網(wǎng)的分布式環(huán)型拓撲結構下信道使用權的傳遞過程極為相似的特點,并得到了在一定的條件下

3、集中式的拓撲結構信道利用效率高于分布式拓撲結構的重要結論。以上結論說明:在合適的信道使用權分配策略下,集中式的拓撲結構信道傳輸效率能獲得較大提升。因此在研究了曼徹斯特編碼特點的基礎上,設計了一種新的編碼方案,從而使集中式的拓撲結構中各節(jié)點能夠以更高效的方式參與信道使用權的爭用仲裁,在發(fā)送優(yōu)先級信息相同的前提下,仿真實驗表明同傳統(tǒng)的逐節(jié)點詢問方式相比,仲裁時間縮短為原來的四分之一。此外,利用排隊論的相關模型和分析方法,找到了在獨占式的分配