無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和可靠性保障機(jī)制研究.pdf

1、近年來，隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN（Wireless Sensor Network）技術(shù)的不斷發(fā)展，各個(gè)行業(yè)正經(jīng)歷一次全新的智能化改革。同時(shí)，各個(gè)行業(yè)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)服務(wù)質(zhì)量也提出了新的要求。特別是在一些實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域內(nèi)，異常監(jiān)測(cè)信息的實(shí)時(shí)性和可靠性是衡量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有效性的重要標(biāo)準(zhǔn)。雖然目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障技術(shù)已取得了很大進(jìn)展，但由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)和無線寬帶網(wǎng)相比存在很大的不同，對(duì)實(shí)時(shí)服務(wù)質(zhì)量的要求也具有其特殊性，

2、因此需進(jìn)行專門的創(chuàng)新性研究。
　　本文詳細(xì)分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)服務(wù)質(zhì)量保障所面臨的挑戰(zhàn)，并重點(diǎn)對(duì)服務(wù)質(zhì)量中的實(shí)時(shí)性和可靠性保障機(jī)制進(jìn)行了研究。為了降低分組在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)闹饕舆t—排隊(duì)延遲，本文提出一種基于動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的實(shí)時(shí)分組調(diào)度機(jī)制DPRS（Dynamic Priority Real-time Scheduling）。DPRS包括隊(duì)列管理機(jī)制和分組調(diào)度算法兩個(gè)方面。在隊(duì)列管理機(jī)制上，DPRS引入了延誤標(biāo)識(shí)，從而利用分組的緊急程

3、度和延誤屬性對(duì)分組的時(shí)延需求進(jìn)行有效的度量。而且當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)生擁塞時(shí)，DPRS優(yōu)先丟棄延誤隊(duì)列頭部的分組，因此有利于提高分組的實(shí)時(shí)性和成功交付率。在分組調(diào)度算法上，DPRS在隊(duì)列之間采取動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列調(diào)度，而在每個(gè)隊(duì)列內(nèi)部根據(jù)是否擁塞采取先到先服務(wù)FCFS（First Come First Service）或后到先服務(wù)LCFS（Last Come First Service）的調(diào)度方式，從而保障了分組的實(shí)時(shí)性。另一方面，本文針對(duì)三江源生態(tài)遠(yuǎn)

4、程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過程中的節(jié)點(diǎn)部署提出了一種靈活、易于管理、均勻分簇的傳感器節(jié)點(diǎn)部署方式，對(duì)其中的部署層數(shù)與監(jiān)測(cè)面積、傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)、簇頭節(jié)點(diǎn)數(shù)以及部署費(fèi)用之間的關(guān)系給出了量化分析公式。為了提高整個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性，本文分別針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)測(cè)部分和傳輸部分以及整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳輸主干的可靠性進(jìn)行了冗余優(yōu)化。
　　針對(duì)實(shí)時(shí)性和可靠性兩個(gè)部分，本文分別利用NS2和Matlab仿真工具對(duì)所提出的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)實(shí)時(shí)分組調(diào)度機(jī)制和節(jié)點(diǎn)部署可靠性