低功耗有损网络中节点缓存空间模型分析-论文.pdf

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1、第34卷第1期南京邮电大学学报(自然科学版)Vo1．34No．12014年2月JournalofNanjingUniversityofPostsandTelecommunications(NaturalScience)Fe1)．2014低功耗有损网络中节点缓存空间模型分析赵夙，乔甜甜，朱晓荣(南京邮电大学通信与信息工程学院，江苏南京210003)摘要：为了节省无线传感器网络中节点的能量，节点在保证网络质量的前提下，应该能够在睡眠和唤醒两种状态间动态切换。文中为传感器节点建立了两种不同有限缓存空间的马尔可夫模型，通过分析这两种模型，可得到节点的丢包率，根据丢包率得出数

2、据包的到达速率和服务速率以及节点状态切换对于缓存空间大小的影响，仿真结果证明，在缓存空间大小确定的情况下能适当地设定占空比．可以提高网络质量。关键词：有限排队模型；无线传感器网络；丢包率；缓存管理中图分类号：TP393文献标志码：A文章编号：1673-5439(2014)01-0082-06AnalysisonNodeBuferModelinConstrainedLow—PowerandLossyNetworkZHAoSu，QIAOTian-tian，ZHUXiao-rong(CollegeofTelecommunications＆InformationEngine

3、ering，NanjingUniversityofPostsandTelecommunications，Naming210003，China)Abstract：Inordertosavethebatterycapacityofsensornodesinwirelesssensornetwork，itisnecessaryfornodestobeabletoswitchbetweenthestatesofsleepandactiveonthepremiseofmeetingtherequire—mentsofnetworkQoS．TwofinitebufferMark

4、ovmodelsareestablishedforsensornodesandmodelanaly—sisismadetogetthepacketlossrate．Furthermorethepacketarrivalrateandservicerateandtheimpactofnodestateswitchingonthesizeofbufferspacearereached．Simulationresultshaveshownthat．forthecaseoffixedbuffersize，networkQoScanbeimprovedbyappropriat

5、esettingofthebufferdutycycle．Keywords：finitequeuingmodel；wirelesssensornetwork；packetlossrate；bufermanagement0引言的一个研究热点。在一定的占空比情况下，设置合理的缓存管理策略，使得网络在满足一定服务质量在物联网中存在大量的通过无线链路互联的智的前提下能够尽可能的利用缓存，对节省能量具有十分重要的意义。能物体。智能物体具有体积小、存储空间小、电源能在过去的研究中，节省能量的主要方法是使节量小、通信距离短、处理能力极为薄弱等特点，即智能物体的资源极为有限⋯。延长

6、节点使用时间的点处于不同的工作模式，例如，在文献[3—4]中提一种方式是增加如太阳能等额外的能量供应，但是出的能量有效的MAC层协议。节点在处于活跃状这会增加节点的开销，并且限制整个应用的范围大态下一定时间后可以转入睡眠状态，即所谓的睡眠小j。因此通过动态转换这种低功耗有损网络中模式【5]，此时消耗的能量很小，但由于睡眠状态下节点(即智能物体)的工作模式以节省能耗是目前节点处于不工作状态，这可能影响到网络的正常运收稿日期：2013435-28基金项目：国家自然科学基金(61001078)和江苏省自然科学基金(BK2012831)资助项目通讯作者：赵夙电话：025—8

7、3492445E·mail：zhaos@njupt．edu．CB第1期赵夙等：低功耗有损网络中节点缓存空间模型分析83行，影响到数据包的传输，所以应在确保网络性能的1．1非自感模型基础上切换节点的工作模式，调节占空比来使节点1．1．1建立模型尽可能地节省能量。假设节点在睡眠模式下自身不能产生数据包，文献[6]中提出了一种离散的马尔可夫链模据此建立马尔可夫模型。每个节点有两种状态：活型，用来代表考虑信道竞争和路由问题的动态睡眠／跃和睡眠状态。其中A表示节点处于活跃状态正活跃模式转换方式。文献[7]应用了MAC层服务在收发数据且缓冲区有rt个数据包等待收发；S表过程