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文檔簡介
1、無線技術(shù)的發(fā)展極大的促進(jìn)了人類生活和交流的方式,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSN)能夠應(yīng)用于布線困難和人員不能到達(dá)的特殊區(qū)域,實(shí)時監(jiān)測和采集物理數(shù)據(jù),并通過無線自組織網(wǎng)絡(luò)將信息傳送給終端用戶,廣闊的發(fā)展前景使其成為業(yè)界矚目和媒體炒作的焦點(diǎn)。但是由于傳器器節(jié)點(diǎn)硬件條件和布設(shè)環(huán)境的限制,能量有限成為其應(yīng)用的瓶頸,節(jié)能問題是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中要解決的首要問題。
跨層設(shè)計(jì)將傳感器網(wǎng)絡(luò)模型兩層、
2、多層乃至整個系統(tǒng)進(jìn)行綜合考慮,是減小網(wǎng)絡(luò)能耗的一種有效可行的設(shè)計(jì)方法。本論文根據(jù)跨層優(yōu)化的思想,對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、介質(zhì)接入控制(MediumAccessControl,MAC)層以及路由層進(jìn)行了兩層間和多層間跨層聯(lián)合設(shè)計(jì)和優(yōu)化。
本論文在物理層考慮了電路多模式操作、電池放電的非線性特性;在數(shù)據(jù)鏈路層,基于節(jié)能考慮,研究了兩個正交調(diào)制方案:頻移鍵控(FrequencyShiftKeying,F(xiàn)SK)和脈沖
3、位置調(diào)制(PulsePositionModulation,PPM);在MAC層,針對小規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò),采用可變長的時分多址(TimeDivisionMultipleAccess,TDMA)信道接入方式;在路由層,考察了單跳路由與多跳路由在不同類型網(wǎng)絡(luò)中各自的優(yōu)勢。
基于正交節(jié)能調(diào)制方案,聯(lián)合MAC層調(diào)度技術(shù)和路由優(yōu)化理念,本文進(jìn)行了兩層和多層跨層設(shè)計(jì),從理論上建立了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的鏈路能耗模型以及網(wǎng)絡(luò)能耗模型;并且針對
4、無線路徑損耗信道,分別以最小化鏈路能耗和網(wǎng)絡(luò)能耗為目標(biāo),借助于凸優(yōu)化算法,對跨層設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化與仿真。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明基于PPM的跨層模型的網(wǎng)絡(luò)能耗,在各種節(jié)點(diǎn)分布密度網(wǎng)絡(luò)中均比基于FSK的跨層模型網(wǎng)絡(luò)能耗?。桓鞣N跨層模型優(yōu)化后都具有較顯著的節(jié)能效率;而基于FSK的跨層設(shè)計(jì)在稀疏型分布的長距離傳輸網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)能效果更為明顯,基于PPM的跨層設(shè)計(jì)則更適用于密集型分布的短距離傳輸網(wǎng)絡(luò);同時在跨多層設(shè)計(jì)仿真中發(fā)現(xiàn),在稀疏型網(wǎng)絡(luò)中,多跳路由比單跳
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