無線傳感器網(wǎng)絡低能耗任務調(diào)度機制研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是當前的一個研究熱點，它以體積小、成本低、能夠自組織通信等優(yōu)點得到了快速的發(fā)展，并已經(jīng)開始試投入到環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健、家庭/辦公自動化、工業(yè)制造控制、軍事等領域。無線傳感器網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的開發(fā)為加快這種新型網(wǎng)絡在更多領域的應用提供了方便、硬件透明的開發(fā)平臺。 但是由于采用電池供電的大量節(jié)點一旦投入使用，就很難再更換電池。在目前電池技術還沒有獲得更大的突破性進展的前提下，降低節(jié)點的工作能耗成為延長電池壽命的一個重要途徑

2、。 無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)能研究涉及到從物理層到應用層的各個層次，例如低功耗傳感器節(jié)點芯片、IEEES02.15.4協(xié)議、分層的路由算法、節(jié)點睡眠控制等技術。但是，通過改善操作系統(tǒng)的任務調(diào)度機制來實現(xiàn)節(jié)能的研究目前還比較少。 本文在總結項目組前期的研究成果Tarax系統(tǒng)的基礎上，展開對TaraxOS的低能耗任務調(diào)度機制的研究。在研究思路上，本文突破傳統(tǒng)限制，從理解電池本身的放電原理入手，根據(jù)電池高級分析模型，推導出幾個有用的

3、推理，使之成為本文研究的重要依據(jù)和出發(fā)點。 本文的創(chuàng)新點主要是： 1)建立任務模型，提出了超周期和幀的概念。 2)利用電池的恢復效應和非線性特性，提出了兩種低能耗任務調(diào)度算法。一種是對周期任務在幀內(nèi)按照最大電流優(yōu)先并適當插入空閑的FrameMaxCFIdle調(diào)度算法。另一種是對非周期任務的MaxCF調(diào)度算法。 3)利用TaraxNode中CC2420發(fā)送電流分級可調(diào)的特點，提出改進的變電流低能耗任務調(diào)度策

4、略Frame_VC_MaxCF_Idle和VC_MaxCF。 4)針對滿足優(yōu)先級較高的任務應該得到快速響應的需要，提出了基于優(yōu)先級的Frame_MaxCF_Idle算法。 5)設計并實現(xiàn)了具有TaraxNode能量模型和電池模型的任務能量仿真平臺TaskPowerTOSSIM。該平臺可以直接運行Tarax應用代碼，使調(diào)度算法的節(jié)能性能得到更真實可靠的評估。 本文通過兩組仿真試驗，驗證了提出的調(diào)度算法能夠?qū)㈦姵貕勖?/p>