【摘要】：過去幾十年,無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks,WSNs)得到了飛速的發(fā)展,取得了一系列的成果,極大的改善了人們的生活方式和生活質(zhì)量。作為極具應用和發(fā)展前景的一項高新技術,WSNs同樣存在一系列亟待解決的問題,其中鏈路調(diào)度問題直接影響著無線網(wǎng)絡的容量、時間延遲、生命周期等各個方面,成為WSNs研究中的熱點問題。然而現(xiàn)在存在的大多數(shù)的結(jié)果都是在圖干擾模型或者簡單的SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)干擾模型下得出的,由于信號具有衰落的本質(zhì)特征,因此這些結(jié)果往往與實際情況存在差距,不夠精確。Rayleigh衰落模型充分考慮了傳輸信號的干擾累加、慢衰落等對鏈路調(diào)度過程的影響,更加接近真實的傳輸環(huán)境,因此,我們選擇Rayleigh衰落模型作為研究鏈路調(diào)度問題的干擾模型。考慮到功率控制對于鏈路調(diào)度的重要意義,功率控制手段的選擇就顯得極為重要。本文中,我們選擇Oblivious功率控制作為功率控制的手段,有效降低了傳感節(jié)點的能量消耗,同時減小了節(jié)點之間的相互干擾,進而提高了同時調(diào)度的通信鏈路的數(shù)目,降低了通信鏈路的傳輸?shù)却龝r間。鏈路調(diào)度成功率和系統(tǒng)吞吐量同樣是評價一個調(diào)度算法的重要指標。如果同時調(diào)度的通信鏈路數(shù)量太少的話,系統(tǒng)的吞吐量就會過低。而如果同時調(diào)度的通信鏈路數(shù)量過多的話,相互之間的累加干擾就會增大,鏈路傳輸?shù)某晒Ω怕示蜁档�。在本文�?我們首先通過合理設置每一個調(diào)度區(qū)域的大小來盡可能的增加同時調(diào)度的通信鏈路的數(shù)量,同時,保證系統(tǒng)中的通信鏈路以一個合適的概率被成功調(diào)度,然后,借助差錯重傳機制進一步地提高通信的成功率。事實上,盡管我們是在衰落模型下研究鏈路調(diào)度問題,我們依然能保證取得和SINR模型下相似或者更高的成功概率,與此同時,系統(tǒng)的吞吐量維持在一個較高的水平上。本文中,我們提出了以下幾種有效的分布式鏈路調(diào)度算法:基于正三角形的調(diào)度算法、基于正方形的調(diào)度算法、基于正六邊形的調(diào)度算法、基于正六邊形的3-染色調(diào)度算法、基于正六邊形的4-染色調(diào)度算法。并分別比較了幾種調(diào)度策略以及與現(xiàn)有結(jié)果在鏈路通信質(zhì)量,系統(tǒng)的通信容量以及發(fā)送節(jié)點的平均等待時延上的差異,從而能夠針對不同的系統(tǒng)需求更好的選擇算法。理論分析和仿真表明,我們的算法不僅能否有效的避免調(diào)度沖突,提高系統(tǒng)利用率,而且能夠獲得一個較高的系統(tǒng)容量和較低的時間延遲,同時與最優(yōu)調(diào)度相比,僅相差一個常數(shù)近似因子。
[Abstract]:In the past few decades, (Wireless Sensor Networks,WSNs (Wireless Sensor Network) has been developed rapidly, and a series of achievements have been made, which have greatly improved people's life style and quality of life. As a new high-tech WSNs with great application and development prospects, there are also a series of problems to be solved. Among them, the link scheduling problem directly affects the capacity, time delay, life cycle of wireless networks, and so on. It has become a hot issue in WSNs research. However, most of the existing results are obtained under the graph interference model or the simple SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) interference model. Because the signal has the essential characteristics of fading, these results are often different from the actual situation. The influence of interference accumulation and slow fading on the link scheduling process is fully considered in the Rayleigh fading model, which is closer to the real transmission environment. We select the Rayleigh fading model as the interference model to study the link scheduling problem. Considering the importance of power control to link scheduling, the choice of power control means is very important. In this paper, we choose Oblivious power control as the power control method, which can effectively reduce the energy consumption of sensor nodes, reduce the mutual interference between nodes, and then improve the number of communication links that are scheduled at the same time. The transmission latency of communication link is reduced. Link scheduling success rate and system throughput are also important indicators to evaluate a scheduling algorithm. If too few communication links are scheduled at the same time, the system throughput will be too low. If the number of communication links scheduling at the same time is too large the cumulative interference between each other will increase and the probability of successful link transmission will be reduced. In this paper, we first increase the number of simultaneously scheduled communication links by reasonably setting the size of each scheduling area, and at the same time, ensure that the communication links in the system are successfully scheduled with a suitable probability, and then, The success rate of communication is further improved by means of error retransmission mechanism. In fact, although we study the link scheduling problem in the fading model, we can still guarantee a similar or higher probability of success to the SINR model, while the throughput of the system is maintained at a high level. In this paper, we propose the following effective distributed link scheduling algorithms: triangular scheduling algorithm, square based scheduling algorithm, hexagon based 3-coloring scheduling algorithm. 4-coloring scheduling algorithm based on hexagonal. Several scheduling strategies are compared and compared with the existing results in terms of link communication quality, system capacity and the average waiting delay of the sending node, so that the algorithm can be better selected according to different system requirements. Theoretical analysis and simulation show that our algorithm can not only effectively avoid scheduling conflicts and improve system utilization, but also can obtain a higher system capacity and lower time delay, at the same time compared with the optimal scheduling. The difference is only one constant approximation factor.
【學位授予單位】：曲阜師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5

【共引文獻】

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本文編號：2200277