資源描述:
《基于休眠調(diào)度的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能優(yōu)化研究》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、基于休眠調(diào)度的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能優(yōu)化研究EnergyOptimizationBasedonSleepSchedulinginWirelessSensorNetworks專業(yè):控制科學與工程研究生:白棟霖指導教師:呂偉杰副教授天津大學電氣與自動化工程學院二零一五年十一月獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特別加以標注和致謝之處外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含為獲得天津大學或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同
2、志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學位論文作者簽名:簽字日期:年月日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解天津大學有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索,并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和磁盤。(保密的學位論文在解密后適用本授權(quán)說明)學位論文作者簽名:導師簽名:簽字日期:年月日簽字日期:年月日摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新型信息網(wǎng)絡(luò),在軍事和民用領(lǐng)域
3、取得了廣泛應用。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點一般采用電池供電,通常工作在惡劣甚至危險的環(huán)境中,不可能做到人工更換電池。節(jié)點能量受限影響網(wǎng)絡(luò)生存時間,限制了傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。因此如何有效利用能量,延長網(wǎng)絡(luò)生存時間是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的關(guān)鍵問題。延長網(wǎng)絡(luò)生存時間最廣泛使用的方案是采用節(jié)點高密度部署,所有節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)運行期間并非一直保持在工作狀態(tài)。在保證網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測質(zhì)量的前提下,可以使一些節(jié)點輪換進入休眠狀態(tài)。此外,由于節(jié)點數(shù)量較多,失效的節(jié)點數(shù)量也大大增加,影響網(wǎng)絡(luò)性能。本文針對高密度無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中休眠調(diào)度技術(shù)進行深入研究,主要完成
4、了以下工作:(1)本文研究了期望覆蓋的保證機制。提出了新的傳感器節(jié)點感知覆蓋模型,節(jié)點模型包括三個參數(shù):通信半徑,感知半徑和私有半徑。根據(jù)新的感知模型和蒙特卡洛模擬,提出一種簡單有效的方法來保證節(jié)點狀態(tài)轉(zhuǎn)換時網(wǎng)絡(luò)期望的覆蓋率。給定監(jiān)測區(qū)域范圍和網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)量,就能求得為了保證網(wǎng)絡(luò)期望覆蓋率所需要的私有半徑與感知半徑的比值。(2)基于以上期望覆蓋保證機制,本文提出一種能量有效的分布式節(jié)點休眠調(diào)度算法,該算法同時能夠適應節(jié)點非均勻分布和節(jié)點失效。與其他研究相比,該算法不需要節(jié)點的位置或鄰居信息,因此可以降低硬件
5、成本,并且減少節(jié)點為了獲取和維護位置或鄰居信息的能量消耗。仿真結(jié)果表明該算法能夠在保證網(wǎng)絡(luò)期望覆蓋率的條件下,減少和均衡能量消耗,并且具有很強的魯棒性,有效延長網(wǎng)絡(luò)生存時間。關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò);能量高效;休眠調(diào)度;魯棒性;網(wǎng)絡(luò)生存時間ABSTRACTWirelesssensornetworkshavebeenwidelyappliedinmanycivilianandmilitaryapplications.Althoughtheapplicationpotentialislimitless,eachs
6、ensorisusuallybattery-poweredanditisdifficulttoreplaceorrechargethebatteriesbecauseoftheharshorhostileenvironment.Thelimitedenergyofnodesseriouslyconstrainsthenetworklifetimeandthelarge-scaleapplication.Hence,itisakeytechnicalissuetoimprovetheenergyefficie
7、ncyandincreasethenetworklifetime.Abroadlyusedmethodistodeploythesensornodeswithhighdensity.Insuchahighdensitynetwork,notallsensorsarerequiredtoperformthesensingtasksduringthewholesystemlifetime.Makingsomenodessleepdoesnotaffecttheoverallsystemfunctionaslon
8、gasthereareenoughactivenodestoassureit.Besides,thehighdensitynetworkimpliesthatnodefailuresaremorelikelytooccurwhichhaveanadverseeffectonperformance.Thisdissertationinvestigatesthesleepschedulingtechnologytoi