无线传感器网络中任务动态调度

摘要

无线传感器网(Wireless Sensor Network)是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。本文主要针对无线传感器网络中任务的动态调度展开研究，与其他算法相比由于蚁群算法具有正反馈、分布式等诸多优点，本文选取蚁群算法作为任务动态调度算法。因为无线传感器网络的能量受限特点，所以任务调度算法要在保证任务调度成功率基础上，尽量降低任务能耗以延长网络寿命。基于以上两点要求和蚁群算法局部最优的缺点，对蚁群算法进行信息素局部扩散和基于能量的启发函数的改进，仿真试验证明改进策略不但可以有效提高任务调度成功率，而且还可以延长网络寿命。为了在网络后期节点出现死亡时，进一步提高调度成功率，本文提出了一种任务迁移策略，按照节点能量与任务能耗确定迁移时刻，在节点死亡前将任务迁移到其他节点执行，仿真试验证明，此种迁移策略的确对提高任务调度成功率有一定效果。 由于任务间不可避免的有数据依赖关系，针对这种互相联系得任务，本文以DAG任务描述为基础，对图解一重构算法进行改进，得到任务聚合动态复制算法(CGDC)，改进后的算法分聚簇、复制和冗余删除三个部分。经CGDC算法形成的任务簇交由蚁群算法向传感器节点调度，仿真试验中，与其他DAG任务图动态调度算法相比，CGDC算法取得了较优的结果。

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声明

第一章绪论

1.1研究背景与现状

1.1.1无线传感器网络研究现状与综述

1.1.2无线传感器网络任务描述

1.1.2任务调度算法相关研究

1.2本文主要工作

1.3论文组织结构

第二章基本蚁群算法及其发展

2.1基本蚁群算法的数学模型

2.2基本蚁群算法的实现

2.3蚁群算法研究现状

2.3.1 Ant-Q System算法

2.3.2最大最小蚂蚁系统

2.3.3基于排序的蚁群算法

2.3.4带精英策略的蚁群算法

第三章蚁群算法改进及独立任务动态调度

3.1蚁群算法改进

3.1.1信息素动态扩散策略

3.1.2启发函数改进策略

3.2无线传感器网络中任务描述及网络模型

3.2.1无线传感器网络中任务描述

3.2.2无线传感器网络模型

3.3无线传感器网络任务动态调度算法评估标准

3.4任务动态调度器

3.5独立任务动态调度

3.5.1独立任务可调度节点集合计算

3.5.2调度器与蚁群算法对独立任务调度

3.5.3任务动态迁移策略

3.6仿真试验

3.6.1参数选择与优化

3.6.2算法测试

3.7本章小结

第四章 相互联系任务动态调度

4.1任务的DAG描述

4.2基于DAG模型的任务调度算法研究

4.3基于图解-重构改进的CGDC算法

4.4 CGDC算法下的蚁群模型动态调度策略

4.5仿真试验

4.6本章小结

第五章 结论与展望

5.1全文总结

5.2研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果