无线传感器网络中基于粒度控制的节能调度算法研究

【摘要】： 无线传感器网络是由大量传感器节点组成的一种无基础设施、自组织的新型网络,作为微电子技术、传感器技术和无线通信技术相结合的产物,在农业、军事、环境、工业控制等领域具有广泛的应用前景。无线传感器网络无中心、动态拓扑、信道带宽窄且节点能力有限。为了适应这种独特的组网方式,必须为无线自组网设计相应的协议。传感器节点通常采用电池供电,能量受限是最突出的问题。因此能量问题的研究是当前无线传感器网络研究的一大热点。 介质访问控制协议(medium access control,MAC)规定了传感器网络无线信道的使用方式并为各节点分配信道资源,是无线传感器网络研究的重要方向。MAC协议能耗水平直接影响到节点数据采集能力和网络生存时间,对传感器网络的性能有很大影响,是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。因此,有效节约能量,延长网络生命周期是无线传感器网络MAC协议设计的首要目标。 当前无线传感器网络中主要从减少节点空闲侦听、节点串音、数据碰撞等几个角度来控制MAC协议层的能耗。为了提高无线传感器网络MAC协议层的能量有效性,本文提出了一种基于粒度控制的节能调度算法ESAAC。算法分为两个功能模块:数据优化模块EACA与调度模块,分别从优化MAC层数据和优化MAC信道调度两个方面来控制MAC协议的能耗,EACA模块作为调度模块的一个输入单元影响整个算法的性能。ESAAC采用独立于应用的数据融合(AIDA)技术,通过在MAC层中对数据进行再优化,以此来降低MAC协议通信负载;引入了基于簇结构的加权负载时隙调度机制,根据各节点的实时情况动态划分无线信道,优化信道调度,控制网络中的串音与空闲侦听。 理论分析与实验仿真表明,ESAAC算法有效的提高了无线传感器网络MAC协议层的能量效率,并且在数据包延迟、包投递率等性能上得到了有效保证。 【关键词】：MAC协议 无线传感器网络 节能 融合粒度 时隙调度 串音
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 研究背景及现状9-10
• 1.2 研究目的与意义10
• 1.3 本文的研究工作10-11
• 1.4 论文的组织结构及安排11-13
• 第2章 无线传感器网络MAC层节能算法13-30
• 2.1 无线传感器网络MAC协议13-17
• 2.2 几种典型MAC协议17-21
• 2.2.1 基于码分复用的MAC协议17
• 2.2.2 基于时分复用的MAC协议17-19
• 2.2.3 基于竞争信道的MAC协议19-20
• 2.2.4 其它类型的MAC协议20-21
• 2.3 MAC层节能算法21-26
• 2.3.1 能量浪费原因21-24
• 2.3.2 数据有效性对能耗的影响24-25
• 2.3.3 MAC层节能算法设计思想25-26
• 2.4 MAC层数据融合26-29
• 2.4.1 数据融合26-27
• 2.4.2 AIDA融合机制27-28
• 2.4.3 MAC协议层数据融合28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 基于粒度控制的节能调度算法ESAAC30-44
• 3.1 问题分析30-33
• 3.1.1 相关协议节能方法30
• 3.1.2 网络模型与假设30-31
• 3.1.3 数据有效性问题31-32
• 3.1.4 串音问题32-33
• 3.1.5 空闲侦听问题33
• 3.2 ESAAC算法设计思想33-38
• 3.2.1 算法基本思想33-36
• 3.2.2 算法相关模型36-38
• 3.3 ESAAC算法描述38-43
• 3.3.1 融合部分38
• 3.3.2 MAC层调度部分38-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 算法仿真与性能分析44-54
• 4.1 仿真平台与环境介绍44
• 4.2 算法理论分析44-48
• 4.2.1 数据融合功效分析44-45
• 4.2.2 信道调度分析45-48
• 4.3 仿真实验结果48-51
• 4.4 仿真性能分析51-52
• 4.5 本章小结52-54
• 第5章 总结与展望54-56
• 5.1 本文工作总结54-55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-61
• 在校期间发表的论文与科研成果等61-62
• 致谢62

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

带休眠状态限定K（K=1）并行轮询服务无线传感器网络控制协议分析    施相东

一种自适应的无线传感器网络MAC协议    夏振杰;陈常嘉;

基于时分复用的无线传感器网络MAC协议研究    王艳丽;庞伟正;李岳霖;

两种移动Ad Hoc网络协议及其性能比较    杨群,杜新华

IEEE 802.15.4 MAC协议分析与仿真评估    赵铮;于宏毅;

无线传感器网中基于加权负载的时隙调度算法    伍燕平;刘明;叶娟;

无线多跳传感器网络中一种自适应分簇策略    张剑;黄本雄;张帆;涂来;

无线传感器网络在文物保护中的应用    何文德;杨凤年;刘光灿;

无线传感器网络在执勤枪械定位中的应用    刘海波;邹涛;翁哲;

WSN与GPRS结合的远程图像等数据采集系统设计    张开风;胡艳军;许耀华;姜新红;仇乐乐;王福俊;高韦;丁胜建;

无线传感器网络节点的研究与应用    林丽萍;

传感器与检测技术虚拟实验室的开发    刘丽;

无线传感器网络在现代农业中的应用    余华;孙艳红;车银超;郭玉峰;

基于无线传感器网络的农田信息管理系统的研究    余华;吕宁波;

一种无线温度传感器网络中节能的路由协议    范书平;高巍;马宝英;

无线传感器网络在农业信息监控系统中的应用    杨治秋;柴宝杰;

无线传感网应用于设施农业的节能方案研究    归奕红;

基于IEEE802.15.4的一种分簇算法研究    张维勇;张芬;马学森;

传感器网络局部时间同步协议研究    石为人;张阳;邓鹏程;

能量相关DSR协议OPNET仿真及性能分析    刘增力;李雯霏;龙华;朵琳;

无线传感器网络TTSL迭代定位算法    罗旭;柴利;杨君;

一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法    任玲;唐昊;周雷;魏振春;

基于无线传感器网络的涉密载体智能监管系统研究    何坚;方康玲;李晓卉;韩维;

基于ADF7020-1的无线收发模块的设计与实现    陈传友;张在琛;

LEACH协议在群体生理参数采集中的实现    丁飞;马小铁;

基于IEEE802.15.4的温室环境信息采集系统    于亮亮;刘刚;王俊;

基于PDA的温室环境信息管理系统的研究与开发    谢宇博;刘刚;王俊;于亮亮;

无线传感器网络部署与拓扑控制研究    王蕊

基于柱形换能器的水下传感器网络组网协议研究    孙玉婷

海洋监测传感器网络关键技术研究    罗汉江

基于事件触发的无线传感器网络关键技术研究    郭瑛

水下传感器网络海上试验平台的研究与设计    周鹏

无线传感器网络中信息分发的可靠性研究    张书奎

能源自给低功耗无线传感器网络关键技术研究    高艺

基于一体化标识网络的多宿终端关键技术研究    江海昇

无线自组织网络中的路由技术相关问题研究    吴磊

多跳无线网络路由关键技术研究    陈伟

基于可信的无线传感器网络认证技术的研究    叶青

基于NS-2的RED算法优化策略    曹志波

无线传感器网络自身健康状态融合机制研究    谌业滨

楼宇供暖节能系统的设计    张志伟

高校用水计量与远程抄表管理系统的设计    王岩庆

无线传感器网络路由协议研究    乔田田

基于ZigBee的无线传感器网络节点在矿井机车运输监控系统中的应用研究    骆科学

面向离散型制造业的嵌入式MES检测终端开发    彭慧

Ad Hoc网络AODV路由协议的QoS机制研究    吕何平

一种基于PMIPv6的智能辅助高效切换方案    王利明

无线传感器网络自适应性拓扑控制的研究    周颖;黎洪生;

无线传感器网络MAC协议进展    李红映;高峰;

多级门限服务轮询系统MAC离散时间控制协议模型分析    赵东风;丁洪伟;赵一帆;王明贵;

周期查询式限定服务排队系统研究    赵东风,李必海,郑苏民

移动Ad hoc网络轮询接入控制协议    何敏,刘心松,赵东风,刘克剑,陈建英

Polling Strategy for Wireless Multimedia LANs    杨志军;赵东风;

QoS Support Polling Scheme for Multimedia Traffic in Wireless LAN MAC Protocol    杨志军;赵东风;

周期查询式门限服务排队系统中信息分组的延迟分析    赵东风，郑苏民

移动Ad hoc网络分布式并行接入控制协议分析    何敏;赵东风;刘心松;

门限式令牌总线局部网协议性能分析    赵东风

无线传感器网络节点自定位系统及其算法研究    石琴琴

无线传感器网络自组织演化模型及其关键技术研究    姜楠

无线传感器网络的若干关键技术研究    肖俊芳

无线传感器网络感知数据查询处理算法    潘立强

基于智能雷场Ad-hoc无线网络通信协议的设计及仿真分析    彭书辉

无线传感器网络MAC协议的研究与实现    侯琪

无线传感器网络动态节能接入协议研究    周莹

无线传感器网络MAC层协议研究    刘晓杰

无线传感器网络中基于数据相关的通信节点选择算法研究    陈辉

基于能量控制的无线传感器网络MAC协议研究    胡军

机械振动无线传感器网络监测模式和网络传输协议研究    贺超

无线传感器网络跨层设计    范清峰

基于无监督的无线传感器网络入侵检测技术研究    丛万玉

基于S-MAC协议无线传感网络节能技术研究    侯跃霞

可靠传感网聚类路由算法研究    郑增威,吴朝晖,林怀忠,郑扣根

无线传感器网络技术    朱近康

无线传感器网络:未来新的高技术产业    纪红

传感器网络    李志刚,周兴社

无线传感器网络的研究与应用    臧丽娜;许明;赵晶;

将安全从鸵鸟做到麻雀——北京理工大学胡昌振教授谈无线传感器网络安全    胡晓荷;

无线传感器网络中基于能量的成簇协议    刘月阳;李娜娜;纪红;乐光新;

无线传感器网络在医疗行业的应用展望    马碧春;

无线传感器网络的安全问题及对策    戴宁江;邱慧敏;

无线传感器网络中信道仿真模型的研究    姜华;袁晓兵;付耀先;刘海涛;

一种无线传感器网络的多优先级数据聚集协议    邱建林;陆桑璐;陈道蓄;

无线传感器网络系统实验分析    唐云龙;

无线传感器网络与互联网集成体系结构    杜景林;陈力军;谢立;

面向电子智能服装的人体无线传感器网络构建    刘昊;

无线传感器网络技术在养殖业污染防治上的应用前景    李华;李文秀;

K重覆盖无线传感器网络优化    李洁;任海风;

无线传感器网络技术现状及应用    余旻晖;唐亮;

无线传感器网络技术综述    李凤保;李凌;

传感器网络工作效率研究    吴晓蓓;黄成;徐志良;

无线传感器网络概述    吴荣泉;钱立群;

影响无线传感器网络性能实现的关键因素分析    孙丹宁;

让无线传感器网络走入生活    罗清岳

多媒体传感器网络    

无线传感器网络技术专利分析    美国专利律师 谭文晔　薛之扬

无线传感器网络改变未来世界    本报记者 赵建国

我国传感器网络标准工作取得新进展    樊哲高

传感器网络标准取得新进展    本报记者 王博

利用无线传感器网络提高地质灾害监测能力    温雅路

ZigBee无线传感器网络解决方案    林宗辉

国内外物联网技术研究进展    赛迪顾问信息产业研究中心高级咨询师 王坤

物物之连    本报记者 张彤

传感器网络三维拓扑组织及分簇算法研究    刘华峰

无线传感器网络能量管理技术与理论研究    高英明

无线传感器网络的资源异构及能效管理研究    刘明

无线传感器网络若干基础问题的建模与分析    唐林俊

基于传感器网络的扩散型事件监测技术研究    崔筱宁

面向普适医疗的无线传感器网络研究    陆星家

医疗护理无线传感器网络系统关键技术研究    霍宏伟

无线传感器网络自组织演化模型及其关键技术研究    姜楠

能源自给低功耗无线传感器网络关键技术研究    高艺

无线传感器网络节点能量均衡策略及控制算法研究    袁久银

无线传感器网络的节能与可靠性研究    彭霁

基于无线传感器网络的组网可靠性研究    陆莹

煤矿安全监控无线传感器网络系统研究    潘虎

无线传感器网络通信机制的研究    张杉

无线传感器网络关键技术研究    宋保业

基于多维变换的无线传感器网络定位算法研究    米琦

利用无线传感器网络实施道路维护与监控    魏宝玲

无线传感器网络路由协议研究    蔡新文

传感器网络环境下的反监控算法研究    陈喆

温室低时延高效无线传感器网络的研究    张卫华