異步無線傳感網(wǎng)絡中廣播協(xié)議的研究.pdf

1、異步無線傳感網(wǎng)絡中的全網(wǎng)廣播是一項最基本的網(wǎng)絡服務，主要應用于環(huán)境監(jiān)測、軟件更新等場景。無線傳感網(wǎng)絡中的傳感節(jié)點大多數(shù)由電池提供能量，所以網(wǎng)絡中的能量有限，而轉發(fā)數(shù)據(jù)包的多少對節(jié)點能量的消耗有重要影響，因此數(shù)據(jù)包的轉發(fā)次數(shù)通常被用來反映全網(wǎng)廣播的傳輸代價。而在異步無線傳感網(wǎng)絡中，由于節(jié)點采用了睡眠調(diào)度策略，引入了大量的額外等待時延，使得在異步無線傳感網(wǎng)絡中，單跳地數(shù)據(jù)廣播可能是通過多次單播實現(xiàn)的。因此，在設計異步傳感網(wǎng)絡的廣播協(xié)議時，不

2、僅要考慮如何減少網(wǎng)絡的傳輸代價，也要考慮如何降低廣播過程中的等待代價。本文主要的研究內(nèi)容和創(chuàng)新點總結如下:
　　 (1)在全網(wǎng)廣播能覆蓋全網(wǎng)的前提下，綜合考慮網(wǎng)絡的傳輸代價和等待代價，提出了一種基于傳輸代價最優(yōu)樹的廣播協(xié)議，即在傳輸代價最優(yōu)樹的基礎上引入機會轉發(fā)機制。首先，以網(wǎng)絡的傳輸代價為依據(jù)為網(wǎng)絡建立一棵以源節(jié)點為根的廣播樹以保證廣播在全網(wǎng)覆蓋的前提下將數(shù)據(jù)冗余降到最低。而在調(diào)度未知的網(wǎng)絡中，引入機會合作轉發(fā)策略，以進一步降

3、低由異步調(diào)度本身引起的額外的等待代價。在機會合作機制中，在單跳范圍內(nèi)通過比較發(fā)送方與其下一跳節(jié)點之間的等待時延坐標，從中選擇時延最小的節(jié)點作為下一跳轉發(fā)節(jié)點。這種在調(diào)度未知的網(wǎng)絡中應用的廣播策略同時考慮了傳輸代價和等待代價。
　　 (2)在異步無線傳感網(wǎng)絡中如何平衡廣播中的能耗和等待時延是一個關鍵問題。網(wǎng)絡中靠近源節(jié)點的節(jié)點在廣播過程中有可能會消耗較多的能量，應該著重考慮這些節(jié)點地能耗節(jié)省問題。而對于那些離原節(jié)點距離較遠的節(jié)點來

4、說，則主要考慮其等待時延的減少問題。以此，提出一種網(wǎng)絡時延和能耗自適應的廣播方案，首先，根據(jù)節(jié)點的地理位置，用跳數(shù)信息為每個節(jié)點建立位置坐標。在跳數(shù)坐標的基礎上，節(jié)點可以根據(jù)自身到源節(jié)點的遠近自適應的采用節(jié)省能耗方案還是采用節(jié)省時延的方案來優(yōu)化廣播過程。
　　 (3)網(wǎng)絡的時延對實時的異步無線傳感網(wǎng)絡是非常重要，為了讓廣播數(shù)據(jù)包在限定的時間內(nèi)完成廣播，提出一個時延受限的廣播策略。首先，為網(wǎng)絡建立一個寬度優(yōu)先廣播樹，來減少網(wǎng)絡的傳