无线传感器网络睡眠调度研究

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1、无线传感器网络睡眠调度研究摘要在密集型传感器网络中，为了保存电池能量，延长网络寿命，通常可以采取这样一种方法：当一部分传感器节点处于活跃状态来完成传感和通信任务的时候，让另一部分传感器节点进入睡眠状态。一方面因为射频模块在工作状态时能耗最高，在睡眠状态时能耗最低；另一方面当节点同时处于工作状态且密度很高时，会浪费大量不必要的能量并且搜集到的数据会高度相关，同一区域中节点竞争信道也会带来过多的数据包冲突，这些问题使节点调度成为必然。首先，本文通过MATLAB仿真工具，对现有的随机睡眠调度算法、基于邻居节点信息的随机睡眠调度算

2、法和基于节点能量的随机睡眠调度算法进行了分析比较。其次，在上述算法的基础上引入循环细胞自动机理论，详细阐述了循环细胞自动机的两种模型：在整数域和实数域上的G—H模型。并用MATLAB工具对两种模型分别作了仿真。在此基础上与现有的随机调度算法进行研究比较，研究结果表明，在网络覆盖率要求不高的情况下，使用基于循环细胞自动机的睡眠调度机制能获得更长的网络寿命。最后，本文在现有的IEEE802．15．4／ZigBee标准和SoC技术的基础上，选择Chipeon公司的CC2430芯片作为微控制及射频收发芯片，进行网络节点的硬件设计开

3、发工作。文中详细阐述了设计的总体思想以及分模块电路设计过程。在硬件平台实现之后，完成了开发环境的建立，为下一步研发工作打下了基础。关键词：无线传感器网络，睡眠调度，细胞自动机，ZigBeeRESEARCHoFSLEEPSCHEDULINGMECHANISMOFWIRELESSSENSORNETWoRKSABSTRACTInordertoconservebatterypowerinverydensesensornetworks，usuallywetakesuchamethod：somesensornodesmaybeputi

4、ntothesleepstatewhileothersensornodesremainactiveforthesensingandcommunicationtasks．Ontheonehand，whentheRFmoduleisatworkstatus，energyconsumedisthehighest．Whenitisinsleepstatus，energyconsumedisthelowest．Ontheotherhand，whenallnodesareatworkstatusandthedensityoftheno

5、desisverylli曲，alargenumberoftmnecessaryenergywillbeconsumedanddatacollectedwillbehighlyrelevant．Nodesinthesameregionwillcausetheconflictofdatapacketswhentheycompeteforchannels．Sotheschedulingproblembecomesinevitable．Firstofall，thisthesismakesacomparisonamongtheran

6、domsleepschedulingalgorithm，therandomsleepschedulingalgorithmbasedontheinformationofneighbornodesandtherandomsleepschedulingalgorithmbasedontheenergyofthenodesbyMATLABsimulationt001．Secondly，thisthesisintroducesthecycliccellularautomatatheoryonthebasisofthesealgor

7、ithms，describesindetailtwocycliccellularautomatamodels：theG—HmodelintheintegerdomainandtheG·HmodelintherealdomainandissimulatedbyMATLABt001．Thenthethesiscomparesthedifferencesbetweenthecycliccellularautomataandtherandomsleepschedulingalgorithm．Itisconcludedthatwhe

8、nthedemandofthecoverageofthenetworksisnotverystrict，thecycliccellularautomataisawellwaytoimprovethelifeofthenetworks．Finally，basedonIEEE802．15．4／ZigBees