无线网络中基于睡眠调度的嵌入式传感器节点传输策略研究

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1、项目类别重点优秀青年所属学科：计算机科学一般√湖南省教育厅科学研究项目申请书项目　名　称：无线网络中基于睡眠调度的嵌入式传感器节点传输策略研究申请者：杨波所在学校：湖南财政经济学院电话：13787190726传真：电子信箱(Email):yangbo9981@163.com申请日期：2013-04-09湖南省教育厅2013年制8填报说明一、申请书各项内容，要实事求是，逐条认真填写。表达要明确、严谨。外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现的缩写词，须注出全称。除签名外，项目申请书必须是打印件。二、申请书一律用A4纸，于

2、左侧装订成册。第二页起各栏空格不够时，请自行加页。如有查新报告及其它附件材料，请连同申请书一起装订成册。附件不超过20页。三、“所属学科”按湖南高校科技网政策法规栏公布的二级学科名称填写，“项目类别”在“重点”、“优秀青年”、“一般”三类中选择。（封2，此页不装订）8一、简表项目名称无线网络中基于睡眠调度的嵌入式传感器节点传输策略研究研究类型基础研究（√）应用研究（）试验发展（）研究年限2013年至2015年申请经费（1.0万元）项目负责人姓名杨波学位硕士职称讲师身份证号码432927197407120032主要学习和

3、工作经历(自大学开始)1994年9月至1997年7月：湖南工程学院学习1997年7月至2002年8月：浙江省宁波市亚洲纸业工作2002年9月至2005年7月：湖南大学学习2005年7月至今：湖南财政经济学院工作联合申请单位其它主要研究人员姓名职称已获学位专业本人签名所在单位身份号码刘文彬讲师硕士计算机应用湖南财政经济学院432501197512057017龚春红副教授硕士计算机应用湖南财政经济学院430103197204223027付沙讲师硕士计算机应用湖南财政经济学院430603198011013017杜瑞峰讲师硕士

4、计算机应用湖南财政经济学院4302241976080539578二、立论依据（包括项目的研究意义、国内外研究现状分析）项目的研究意义：近年来，由具有感知能力、计算能力和通信能力的大量微型的嵌入式传感器节点组成的自组织分布式网络，在医疗、农业、环境监测、智能仪表、军事技术等领域发挥着越来越重要的作用。其主要功能是对周边环境信息进行采集和管理，并将感知到的数据通过无线通信方式传输到基站作进一步的分析和处理。嵌入式传感器节点往往都布署在人无法接近的或者高危险区域，节点的能量仅由容量有限的电池提供，且能量难以补充，因此尽可能地

5、节约传感器节点有限的能量，以及延长网络使用寿命是研究应用无线传感器网络不可回避的问题。大部分传感器网络都以高密度配置,如果节点同时处于工作状态,会导致搜集到的数据高度相关和冗余,同时也会给同一区域中节点竞争信道带来过多的数据包冲突。目前一种广泛使用的减少能源消耗、信道竞争、数据冗余的办法就是调度节点使其轮流工作,即在一个工作周期T时间段里，传感器节点只在需要的小段时间t内醒来实现数据的传输功能，然后在其余的时间内处于休眠模式。在大多数基于嵌入式传感器节点的无线网络应用可以分为两类：一类是延时容忍网络，另一类是有实时要求

6、的网络。延时容忍网络意味着大多数感知数据是非紧急的，嵌入式传感器节点在感知数据后可以不立即发送，只需要一段时间收集一次就可以。在实时性要求较强的一些应用中，如医疗监护、灾难报警、建筑物健康监测等，感知数据需要在限定的时间内送达基站，以便进一步进行处理，否则可能会导致灾难性的后果。为了降低嵌入式传感器节点平均功耗，减少信道竞争等缺陷，往往在这种网络也会采用睡眠调度机制，但是这会带来不可估算的通讯延时，由于睡眠调度状态下节点的感知和通信能力时断时续，网络中没有持续稳定的可用资源，使得无线传感器网络中的端到端时延用传统方法不

7、易获得保障。所以为此类网络进行应用研究及设计时，有必要对能量和时延进行综合考虑。为了更好地兼顾长期监测与实时性能的需求，迫切需要研究睡眠调度模式下无线传感器网络的传输时延保障方法，以解决网络监测、传输能力时断时续与高要求时延指标之间的矛盾。能耗与数据传输时延在无线传感器网络中是相互对立的，无论是给定时延要求最优化的网络能耗，还是给定分簇结构，最少化时延需求，在计算几何和随机图论等数学理论上依然是一个NP难问题，如何针对具体的应用，设计出有效的算法与协议，将会是一个具有重要理论意义和应用价值的研究课题。国内外研究现状：小

8、体积、低成本的传感器节点以随机的方式或者一定的策略部署在各种各样的应用环境中，就形成了一个传感器网络。为了延长网络的生存时间、降低节点的能耗以及端到端的通信时延，网络中的节点会根据相关的协议组成符合要求的网路拓扑，比如分簇或者是树状拓扑[1]。然后依据相关的路由算法进行数据的传输，以满足应用需求[2][3]。无线传感器网络中，根据