無線傳感器網(wǎng)絡中跨層節(jié)能技術的研究.pdf

1、無線技術的發(fā)展極大的促進了人類生活和交流的方式，無線傳感器網(wǎng)絡（WirelessSensorNetworks，WSN）能夠應用于布線困難和人員不能到達的特殊區(qū)域，實時監(jiān)測和采集物理數(shù)據(jù)，并通過無線自組織網(wǎng)絡將信息傳送給終端用戶，廣闊的發(fā)展前景使其成為業(yè)界矚目和媒體炒作的焦點。但是由于傳器器節(jié)點硬件條件和布設環(huán)境的限制，能量有限成為其應用的瓶頸，節(jié)能問題是無線傳感器網(wǎng)絡研究中要解決的首要問題。
　　 跨層設計將傳感器網(wǎng)絡模型兩層、

2、多層乃至整個系統(tǒng)進行綜合考慮，是減小網(wǎng)絡能耗的一種有效可行的設計方法。本論文根據(jù)跨層優(yōu)化的思想，對無線傳感器網(wǎng)絡的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、介質接入控制(MediumAccessControl，MAC)層以及路由層進行了兩層間和多層間跨層聯(lián)合設計和優(yōu)化。
　　 本論文在物理層考慮了電路多模式操作、電池放電的非線性特性；在數(shù)據(jù)鏈路層，基于節(jié)能考慮，研究了兩個正交調制方案：頻移鍵控(FrequencyShiftKeying，F(xiàn)SK)和脈沖

3、位置調制(PulsePositionModulation，PPM);在MAC層，針對小規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡，采用可變長的時分多址(TimeDivisionMultipleAccess，TDMA)信道接入方式；在路由層，考察了單跳路由與多跳路由在不同類型網(wǎng)絡中各自的優(yōu)勢。
　　 基于正交節(jié)能調制方案，聯(lián)合MAC層調度技術和路由優(yōu)化理念，本文進行了兩層和多層跨層設計，從理論上建立了無線傳感器網(wǎng)絡的鏈路能耗模型以及網(wǎng)絡能耗模型；并且針對

4、無線路徑損耗信道，分別以最小化鏈路能耗和網(wǎng)絡能耗為目標，借助于凸優(yōu)化算法，對跨層設計進行優(yōu)化與仿真。計算機仿真結果表明基于PPM的跨層模型的網(wǎng)絡能耗，在各種節(jié)點分布密度網(wǎng)絡中均比基于FSK的跨層模型網(wǎng)絡能耗??；各種跨層模型優(yōu)化后都具有較顯著的節(jié)能效率；而基于FSK的跨層設計在稀疏型分布的長距離傳輸網(wǎng)絡中，節(jié)能效果更為明顯，基于PPM的跨層設計則更適用于密集型分布的短距離傳輸網(wǎng)絡；同時在跨多層設計仿真中發(fā)現(xiàn)，在稀疏型網(wǎng)絡中，多跳路由比單跳