无线传感器网络节点操作系统性能改进

摘要

无线传感器网络是一种自组织、可快速配置且无需固定基础设施的多跳无线网络，它能够实时监测、感知、采集和处理各种监测对象的信息，在军事、环境监测、医疗以及工业生产等方面具有十分广阔的应用前景，也是当前国际上备受关注的研究热点之一。
　　 操作系统技术是无线传感器网络的支撑技术之一，无线传感器网络的独特性对操作系统提出新的需求，操作系统必须充分考虑无线传感器系统的独特性，高效地组织和管理硬件资源，满足不同传感器网络应用在功能和性能方面的特殊需求。本文研究了两大类无线传感器网络操作系统，事件驱动单线程系统(Event Drrven System)和多线程系统(Multithread System)，并且进行了比较，为迸一步优化系统架构的设计打下基础。
　　 本文还论述了无线传感器网络的架构，给出一个典型的硬件平台，并对TinyOS进行重点研究。TinyOS作为一种典型的无线传感器网络操作系统被广泛使用。
　　 TinyOS现有的调度策略采用非剥夺的先来先服务调度策略，按任务到达时间排队，当执行一个时间较长的任务时，后到的任务要等待较长时间，因此系统吞吐量低。
　　 针对无线传感器网络及其节点的任务特点，在TinyOS中采用最高响应比(HRRN)调度策略，改善无线传感器网络实时性。
　　 为实现最高响应比(HRRN)调度策略，本文对TinyOS的内核进行修改，当前任务完成时，选择响应比最大的任务执行。采用最高响应比策略对任务进行调度，可改善节点的实时响应能力，每次调度前都要计算任务的响应比，节点能耗虽略有增加，但保证节点的实时性和公平性。