无位置信息传感器网络节点调度算法研究与实现

摘要

无线传感器网络由部署在监测区域内的大量传感器节点组成。传感器节点一般依靠电池供电，其电能有限，并且传感器节点一旦配置后，由于其工作环境等因素的限制就很难对电池进行充电或更换电池，这就使得网络的寿命受到影响，从而不能长时间的使用网络。如何设计专门的算法和协议来更好的节省能量消耗成为研究的热点问题。
　　本文为了解决传感器节点能源有限性带来的问题，主要做了如下工作：首先分析了目前传感器网络节点调度算法的现状，这些算法主要分为三大类：基于连通、基于覆盖和基于θ覆盖，并分析指出了这些算法的不足之处。
　　然后给出了传感器节点调度算法的评价指标，分析了基于节点密度控制、基于赞助区域、基于随机睡眠、基于分簇机制和基于重定位等典型的传感器器节点调度机制，指出了这些调度机制的优点和不足，并在评价指标上给这些调度机制做了定性分析和比较。这些分析为本文算法的实现及实验奠定了基础。
　　接着提出了一个基于邻居信息调度算法LINS，它是一个完全分布式的节能的调度算法，在算法中，节点不需要知道其它节点的位置信息，它们通过无线交换信息的方式来获得自己的邻居信息，然后根据自己邻居个数、能量以及在网络中的效用等情况来进行调度。文中对算法的最少邻居节点个数、节点的广播范围、节点的退避时间等性能参数给出了详细的设计。
　　为将LINS算法与TinyOS结合，本文简单介绍了传感器操作系统TinyOS以及NesC语言。详细描述了LINS算法组件的形成过程，并在分析TinyOS提供的定向扩散路由算法Tiny Diffusion的基础上，将LINS算法嵌入到了Tiny Diffusion中。
　　最后，在TinyOS的实验仿真环境TOSSIM中对算法进行仿真实验。实验从本文提出的评价指标上对LINS算法和LEACH算法进行了对比分析。实验结果表明，LINS调度算法在多个方面比LEACH优秀，达到了节省能量、延长网络寿命的目的。

目录

无位置信息传感器网络节点调度算法研究与实现

RESEARCH AND IMPLEMENTATION OF LOCATION INDEPENDENT NODE SCHEDULING ALGORITHM FOR SENSOR

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第2章 节点调度机制评价指标及典型调度机制

2.1 传感器网络节点调度机制评价指标

2.2 典型传感器网络节点调度机制

2.3 无线传感器网络节点调度机制对比分析

2.4 本章小结

第3章 无位置信息传感器节点调度算法LINS

3.1 算法的假设前提

3.2 LINS算法概述

3.3 算法详细设计

3.4 本章小结

第4章 算法在TinyOS中的实现

4.1 TinyOS操作系统

4.2 NesC语言简介

4.3 节点调度算法组件的实现

4.4 节点调度算法与路由协议的结合

4.5 本章小结

第5章 实验仿真与分析

5.1 仿真环境介绍

5.2 实验环境的设定

5.3 算法性能分析

5.4 本章总结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢