无线传感器网络中睡眠调度的研究

摘要

随着电子技术、通信技术、嵌入式技术以及无线网络的发展，无线传感器网络在国防军事、海啸检测、环境监测和战场监测等很多领域得到了广泛的应用，无线传感器网络由传感器节点组成，而传感器节点携带的能量有限，所以节点常用睡眠调度进行工作，本文主要针对无线传感器网络中的睡眠调度机制进行研究,给出基于睡眠机制的算法．本文的研究成果有：
　　 1．针对传感器网络应用异步睡眠调度机制增大网络通信延迟的问题，根据Dual-Radio的无线传感器网络可并行收发的特点，提出动态调节节点占空比的机制(DDC和DDC/CP).该机制通过动态地调节节点的占空比，使节点及时唤醒，并且预测链路的冲突情况，减少冲突对数据发送的干扰，实验结果和理论分析表明：本文提出的解决方法在使用的较小能量的同时，有效地减少了网络的通信延迟．
　　 2．针对移动无线传感器网络中节点在移动过程中邻居发现的问题，本文绐出动态调节节点占空比的邻居发现算法，在节点移动的过程中，节点首先利用原通信范围内的边界邻居节点预测潜在的邻居节点，然后应用泊松分布的性质估计变化的通信范围内的邻居节点个数，根据预测的邻居个数利用球、箱子模型计算节点的占空比，动态地调节节点的占空比发现邻居节点，在调节完节点占空比之后，节点周期性地调度唤醒时间在唤醒周期中的位置来完成监测．实验结果和理论分析表明：本文提出的解决方案在使用较小能量的同时，在较短的时间内能锈发现较多的邻居节点．

目录

第1章 绪论

1.1 无线传感器网络的背景与研究意义

1.2 无线传感器网络的概述

1.2.1 无线传感器网络的体系结构

1.2.2 无线传感器网络的限制和特点

1.3 无线传感器网络中睡眠调度的研究进展

1.3.1 传感器网络睡眠调度的研究

1.3.2 传感器网络邻居发现算法的研究

1.4 本文研究的主要内容

1.4.1 研究问题

1.4.2 本文主要的研究成果

1.5 本文的结构

1.6 本章小结

第2章 基于 Dual-Radio 的动态调节节点占空比算法

2.1 引言

2.2 DDC机制

2.2.1 区间划分

2.2.2 初始调节节点区间的占空比

2.2.3 唤醒区间内节点的占空比调节

2.2.4 DDC 机制理论分析

2.3 DDC/CP:冲突预测的DDC机制

2.3.1冲突模型

2.3.2 DDC/CP 调度

2.3.3 DDC/CP 理论分析

2.4 实验与结果分析

2.4.1 网络规模的变化对平均延迟和能量的影响

2.4.2 网络规模对每消耗单位能量减少的延迟的影响

2.4.3 路径长度变化对延迟的影响

2.4.4 占空比的变化对平均延迟的影响

2.4.5 工作周期的变化对平均延迟的影响

2.4.6 唤醒包长度变化对唤醒节点的平均发包个数的影响

2.5 本章小结

第3章 基于占空比调节的邻居发现算法

3.1 引言

3.2 边界节点协助机制

3.2.1 网络模型

3.3 F-节点的占空比调节机制

3.3.1 F-节点的调度

3.4 理论分析

3.4.1 S’区域内发现新邻居的概率

3.4.2 成功监测率

3.4.3 发现延迟

3.5 实验结果与分析

3.5.1 监测时间变化对发现节点个数的影响

3.5.2 延迟对发现节点个数的影响

3.5.3 通信半径的变化对发现邻居节点个数的影响

3.5.4 监测时间变化对链量消耗的影响

3.5.5 唤醒时间调度次数k的变化对能量的影响

3.5.6 网络拓扑变化对发现个数的影响

3.5.7 节点移动速度的变化对发现节点个数的影响

3.6 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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