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《無線傳感器網(wǎng)絡可分負載調(diào)度算法研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、浙江工業(yè)大學博士學位論文無線傳感器網(wǎng)絡可分負載調(diào)度算法研究作者姓名：石海燕指導教師：王萬良浙江工業(yè)大學信息工程學院2013年5月DissertationsubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofDoctorofPhilosophyDivisibleLoadSchedulingAlgorithmsforWirelessSensorNetworksCandidate：ShiHai—yanAdvisor：WangWan—liangCollegeofInformationEngineeringZhejia
2、ngUniversityofTechnologyMay，2013浙江工業(yè)大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的學位論文是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的研究成果。除文中已經(jīng)加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不含為獲得浙江工業(yè)大學或其它教育機構的學位證書而使用過的材料。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人承擔本聲明的法律責任。作者簽名：日期：2013年5月31日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送
3、交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權浙江工業(yè)大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于l、保密口，在年解密后適用本授權書。2、不保密囹。(請在以上相應方框內(nèi)打“、／”)作者簽名：導師簽名：日期：2013年5月31日日期：2013年5月31日浙江工業(yè)大學博士學位論文無線傳感器網(wǎng)絡可分負載調(diào)度算法研究摘要無線傳感器網(wǎng)絡(WirelessSensorNetwork，WSN)是一個非常有實用價值的系統(tǒng)，適用于現(xiàn)代監(jiān)測和監(jiān)視。該種網(wǎng)絡由大量的傳感器節(jié)點構成，每個傳感器節(jié)
4、點都配備了電池、傳感元件、處理器、無線電發(fā)射器和接收器，電池是傳感器節(jié)點的唯一能量來源。感測任務主要為收集環(huán)境數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、風速、污染顆粒等。WSN可以配備攝像機，用于安全監(jiān)控，例如，無線傳感器網(wǎng)絡可以部署在機場、火車站和巴士總站，以確保乘客的安全。傳感器節(jié)點嵌入了無線收發(fā)功能，可以接收控制命令、負載分配，再把處理結果發(fā)送給基站以進一步分析應用。當無線傳感器網(wǎng)絡為特定的應用而設計時，必須充分考慮其操作模式和負載調(diào)度算法。由于網(wǎng)絡大量使用傳感器節(jié)點，且通常部署在常人難以到達的危險地方，一般很難更換電池。由于此問題，有可能在少量傳感器節(jié)點能量耗盡時影響網(wǎng)絡的連通
5、性，從而導致整個網(wǎng)絡癱瘓。因此，減少能量消耗和延長整個網(wǎng)絡的生命期是一個值得關注的研究課題。解決能量消耗過快的問題可從多方面嘗試，其中包括控制無線發(fā)送功率和分割負載。通常根據(jù)傳感器節(jié)點部署的位置將傳感器節(jié)點分簇，簇內(nèi)節(jié)點通訊可以減少發(fā)送功率。針對可分負載可以使用可分負載理論(DivisibleLoadTheory，DLT)，以確保感測任務能夠在最短的時間內(nèi)完成。因此，減少每輪感測所需的能量，可使整個WSN長時間發(fā)揮作用。這篇論文的研究重點是降低無線傳感器網(wǎng)絡能量消耗。首先提出基于博弈論的方法，引入基于機制理論的機制懲罰模型，激勵傳感器節(jié)點自愿、如實地參與任務執(zhí)行，
6、減少總執(zhí)行時間。其次，由于無線傳感器網(wǎng)絡負載的可分特性，論文對可分負載理論進行分析，考慮傳感器節(jié)點的剩余能量、索引號和特定操作模式等因素，提出了不同的WSN可分負載調(diào)度算法，延長了整個WSN的生命期。這篇論文的貢獻，概括如下：1．設計了基于傳感器節(jié)點平均剩余能量的機制懲罰函數(shù)以提高系統(tǒng)效率：無線傳感器節(jié)點的壽命受有限電池能量的限制。在網(wǎng)絡部署后，傳感器節(jié)點可以通過權衡自己的能量消耗來選擇是否完成所分配的負載。傳統(tǒng)的負載調(diào)度算法沒有對傳感器節(jié)點提供足夠的激勵，以使得它們能夠自愿參與機制，使得所分配負載在所需時間內(nèi)完成。論文從非合作博弈論優(yōu)勢，如機制設計、可信機制，設
7、計了基于傳感器節(jié)點平均剩余能量的機制懲罰函i浙江工業(yè)大學博士學位論文數(shù)，對剩余能量不少于平均剩余能量的延遲傳感器節(jié)點用指數(shù)函數(shù)進行嚴厲懲罰，而對剩余能量少于平均剩余能量的延遲傳感器節(jié)點用冪函數(shù)進行微懲罰，結合可分負載理論，使得傳感器節(jié)點自愿參與機制，保證在盡可能短的時間內(nèi)完成所分配的負載。2．提出基于剩余能量可分負載調(diào)度算法(EDDLT)以延長系統(tǒng)壽命：盡管網(wǎng)絡部署具有一定的靈活性和容錯性，但由于有限的電池能量，無線傳感器網(wǎng)絡易失效。傳感器節(jié)點能量消耗的一個主要部分用于把感測數(shù)據(jù)發(fā)送到主處理器。事實上，傳感器節(jié)點所消耗的能量與感測和傳輸?shù)某掷m(xù)時間有關。因此，為了延
8、長WSN的
