WSN操作系统任务调度机制分析及改进

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1、山东大学硕士学位论文摘要随着微机电技术、传感器技术、无线通讯技术的飞速发展，将这三种技术融合到—起，具有感知、计算和通讯能力的微型传感器节点开始出现，这些节点大量部署到自然环境中以后，它们可以自组织形成无线传感器网络。利用无线传感器网络可以主动探测环境信息，因此具有十分广阔的应用前景。无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，也是目前计算机网络方面的研究热点。在无线传感器网络中，无线传感器网络操作系统作为其必要的软件支持主要进行较复杂的任务调度与管理，它运行在每个网络节点上，是其他上层应用和协议运行的基

2、础。目前，已经出现了一些无线传感器网络操作系统，如TinyOS、MantisOS、SOS、Contiki等WSN专用操作系统。调度系统作为操作系统的核心组成部分，提供调度对象定义，实现合理的调度算法以及调度对象之间并发控制机制，其调度策略在很大程度上决定了操作系统的性能。由加州大学伯克利分校依托Smartdust项目开发出来的TinyOS是一个开源的轻量级嵌入式操作系统，由于其具有体积小、结构高度模块化、基于组件的架构方式、低功耗等优点，被广泛应用于WSN中并成为很多系统的参考设计。TinyOS采用的是先来

3、先J]艮FCFS(FirstComeFirstService)任务调度策略，尽管其实现简单，但FCFS调度策略只是考虑了每个任务的到达时刻，仅有利于CPU繁忙型任务，而不利于I／O繁忙型任务，并且该策略无法保证无线传感器节点在任务负载较重情况下重要任务的优先执行。本文针对TinyOS使用的FCFS以及各种改进的调度策略的缺陷，设计了～种基于多级别任务队列的调度器TLScheduler，将任务区分为实时任务，非实时任务两大类，非实时任务又分为带动态优先级的任务，和无优先级的普通任务。该调度器针对三种不同的任务

4、采用不同的调度策略，仿真表明，该调度器能够有效的提升系统的实时性和吞吐量。关键词：无线传感器网络；调度策略；动态优先级；TinyOS；山东大学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentoftheMEMStechnology,SenSOrtechnology,wirelesscommunicationtechnology，themicro—sensornodewhichhavethecapabilitiesofperception，computationandcommunica

5、tionsbegintoemerge．afterbeingdeployedintotheenvironment，theyCanformaself-organizingwirelesssensornetwork．WirelessSensorNetworkCanbeusedtodetectenvironmentalinformationactively，SOithasaverybroadapplicationprospects．WirelessSensorNetworksareanewtechnologyofa

6、cquisitionandprocessing,andoneofthehotspotsincomputernetworkresearch．InWirelessSensorNetworks，operatingsystemofwirelessSenSOrnetwork，asthenecessarysoftwaresupport，havetheresponsibilitytoCalTyoutmorecomplexschedulingandmanagement．Itisrunningineachnetworknod

7、e，andit’Sthefoundationofthetopapplicationsandprotocoloperation．TherehavealreadybeenanumberofWSNOS(wirelessSenSOrnetworkoperatingsystem)，suchasTinyOS，MantisOS，SOS，Contildoperatingsystemetc．Asanintegralpartofthecoreoperatingsystem，schedulingsystemprovidesche

8、duledobjectdefinition,implementationofreasonableschedulingalgorithm，aswdlasschedulingconcurrencycontrolmechanismbetweenobjects，andtoalargeextent，itsschedulingpolicydeterminestheoperatingsystemperformance．Tiny