信息物理系統(tǒng)中WSN的拓?fù)淇刂坪蚆AC協(xié)議研究.pdf

1、信息物理系統(tǒng)是計(jì)算,網(wǎng)絡(luò)和物理世界的統(tǒng)一體。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是信息物理系統(tǒng)重要的組成部分。在信息物理系統(tǒng)中如何能夠減少不必要的能量消耗,保證較小的傳輸延時(shí),提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能,是目前所面臨的首要挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂坪蚆AC協(xié)議對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗和延時(shí)會(huì)產(chǎn)生重大影響。本文以降低能量消耗,減少傳輸延時(shí),優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能為目標(biāo)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂坪蚆AC協(xié)議兩方面關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。
　　 為了提高網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂扑惴ǖ哪芰啃屎屯負(fù)涞?/p>

2、健壯性。提出了一種基于幾何圖形切割的能量平衡拓?fù)淇刂扑惴āＴ撍惴ㄊ紫冗M(jìn)行功率控制,提出任意相鄰兩鄰居節(jié)點(diǎn)之間的夾角都需小于等于2π/3作為保證網(wǎng)絡(luò)連通性的約束條件,節(jié)點(diǎn)在保證上述約束條件的前提下,使用較低發(fā)送功率發(fā)送數(shù)據(jù),簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溥B接；其次,根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)能耗與傳輸距離的平方成正比的特性和三角形的平面幾何特點(diǎn),通過繪制輔助線將節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域切割成三個(gè)部分,不同的區(qū)域采用不同的方法建立拓?fù)?對(duì)較近區(qū)域直接進(jìn)行連接,對(duì)較遠(yuǎn)區(qū)域采用多跳方

3、式進(jìn)行連接,形成優(yōu)化的拓?fù)溥B接；最后根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)剩余能量和發(fā)送數(shù)據(jù)的功率建立適應(yīng)度函數(shù),并通過適應(yīng)度函數(shù)選擇不同的鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,使各個(gè)節(jié)點(diǎn)分擔(dān)能量的消耗,優(yōu)化能量效率。
　　 為了減少信息物理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r(shí),增強(qiáng)協(xié)議適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化環(huán)境的能力,提出了一種基于并行機(jī)制的多跳信道預(yù)約MAC協(xié)議。在節(jié)點(diǎn)周期性休眠的基礎(chǔ)上提出多跳信道預(yù)約機(jī)制,節(jié)點(diǎn)利用預(yù)約幀進(jìn)行信道的預(yù)約,并根據(jù)預(yù)約信息進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸；利用并行機(jī)制,使預(yù)約信息