占空比无线传感器网络中多播问题的研究

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无线传感器网络中的传感器节点一般使用电池来提供能量,对部署在监测区域的所有节点更换电池是很困难的,降低节点间数据通信的能耗变得非常重要,所以,降低无线传感器网络中数据通信的能耗是一个重要的研究问题,通常采用占空比模型减少数据通信中多播的能量消耗。但在占空比模型中,由于睡眠延迟的存在,节点间在进行数据传输时的延迟会大大增加。在无线传感器网络中,需要尽快将汇聚节点的重要信息发布到传感器节点,从而使相关传感器节点进行调整,因此,减少占空比无线传感器网路中多播的传输时延非常有意义。占空比无线传感器网络中最小能量多播问题通过选择合适的转发节点和传输调度策略来降低多播的能量消耗。对于占空比无线传感器网络中最小传输时延多播问题通常是构建一棵多播树并对树中的节点进行调度在无冲突的前提下降低多播传输时延。本课题针对占空比无线传感器网络中的最小能量多播问题和最小传输时延多播问题,完成了如下工作:对于最小能量多播问题,本文结合占空比模型和节点传输功率可调机制,提出了ATPM(Adjustable Transmission Power Multicasting)算法,在算法中通过构建辅助图选择合适的转发节点和传输调度,因为辅助图中展现了原网络图中节点的可能的传输时间片和传输功率与能进行数据传输的邻居节点的对应关系。对于任意多播树和相应的传输调度,提出WPI(Without Protocol Interference)算法重新调度相关节点解决协议干扰冲突。仿真实验表明:ATPM算法在不同网络参数下多播能耗方面优于其他算法,并比较相应算法的传输时延,协议干扰冲突比率,验证无协议干扰的最小能量多播算法的性能。对于最小传输时延多播问题,研究了多播中广播的最小传输时延,提出最小传播时延广播树的构造和调度算法MLB(Minimum Latency Broadcasting),该算法从源节点开始,逐层向外扩展广播树,在添加节点扩展广播树时以降低源节点到每个节点的传输时延为标准,保证该节点与广播树中任意一个节点无协议干扰冲突。当新加入的节点与已在广播树中节点发生协议干扰冲突时,PIABS(Protocol Interference Avoid Broadcasting Scheduling)算法表明优先修改传输时延变化小的节点的传输调度来降低广播树的传输时延。仿真表明:MLB算法在不同网络参数下传输时延方面优于其它算法。
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