低能耗無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議研究與實現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是目前受關注的研究領域之一，它涉及無線通信技術、傳感器技術、分布式信息處理和微電子技術等學科的綜合應用。由于無線傳感器網(wǎng)絡是一種能源極其受限的網(wǎng)絡，因此降低傳感器網(wǎng)絡能耗是無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議的研究重點。而在無線傳感器網(wǎng)絡各層協(xié)議中，介質(zhì)訪問控制(MAC)層和網(wǎng)絡層路由協(xié)議的設計傳感器網(wǎng)絡的能效性有著決定性作用，因此本文主要工作如下。
　　 論文提出了一種基于低功耗偵聽(LPL，low power listening

2、)降低前導碼串音能耗及增加數(shù)據(jù)傳輸吞吐量的無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議。該協(xié)議針對無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議的低功耗偵聽(LPL)中利用過長的前導碼喚醒節(jié)點，導致給傳感器網(wǎng)絡增加了不必要的“串音”能耗，通過在前導碼時序中接收到的接收數(shù)據(jù)包開始消息中目標結點信息與節(jié)點信息進行比較(DS-MAC)，根據(jù)比較結果來決定是否繼續(xù)接收后繼的消息和數(shù)據(jù)。同時針對LPL中在每個傳輸周期中，節(jié)點接收固定的數(shù)據(jù)包，卻都要消耗發(fā)送過長的前導碼所需的能量的問題，引

3、入了預留時間槽的策略(SR-MAC)，延長單個接收數(shù)據(jù)周期的時序，加大了接收節(jié)點在每個周期中接收的數(shù)據(jù)量。仿真結果表明，該協(xié)議不但提高了傳感器網(wǎng)絡的能耗性，而且增加了網(wǎng)絡吞吐量。
　　 本文提出了一種新的無線傳感器網(wǎng)絡定位輔助泛洪算法。算法用定位信息來減少不必要的數(shù)據(jù)傳輸，并將傳感器網(wǎng)絡劃分成多個虛擬網(wǎng)格，虛擬網(wǎng)格中的傳感器節(jié)點被分類為內(nèi)部節(jié)點為或網(wǎng)關節(jié)點，內(nèi)部節(jié)點中只在虛擬網(wǎng)格內(nèi)發(fā)數(shù)據(jù)，網(wǎng)關節(jié)點負責網(wǎng)格之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。新的方法

4、減少了經(jīng)過節(jié)點相同數(shù)據(jù)包的冗余傳輸，從而達到節(jié)能的目的。通過對數(shù)據(jù)分發(fā)過程的完整性的證明和不同類型網(wǎng)絡能耗的分析以及在ZigBee平臺上進行實際部署測試的結果證明輔助定位泛洪路由算法具有良好的能耗有效性。針對無線傳感器網(wǎng)絡中的多維服務負載均衡問題，建立了基于一種群粒子優(yōu)化算法的網(wǎng)絡負載均衡數(shù)學模型，提出將群粒子優(yōu)化算法(PSO algorithm)應用到傳感器網(wǎng)絡負載均衡的算法-PSOB算法。PSOB算法根據(jù)網(wǎng)絡負載情況，通過自適應調(diào)整