無線傳感網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延感知跨層優(yōu)化.pdf

1、無線傳感網(wǎng)絡(luò)近年來獲得全球范圍內(nèi)越來越多的關(guān)注，尤其是隨著微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)的擴(kuò)散，智能傳感器得到了快速的發(fā)展。這些傳感器節(jié)點(diǎn)能夠感知，測量并且從周圍環(huán)境中收集到有效的信息，并經(jīng)過一些局部的決策處理后自主地向用戶或其他中繼傳感器傳輸感知到的數(shù)據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信時(shí)延約束是網(wǎng)絡(luò)QoS評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中非常重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)。無線網(wǎng)絡(luò)理論研究中存在許多關(guān)于時(shí)延感知資源控制的方法。目前，越來越多的研究者傾向于開展多跳無線網(wǎng)

2、絡(luò)中的隊(duì)列時(shí)延理論研究，然而，依然只有很少的研究者投入于最差時(shí)延保障相關(guān)的理論研究當(dāng)中。此外，由于無線傳網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)在很多情況下都只通過能量有限的電池進(jìn)行供電，有時(shí)電池中的電量無法滿足傳感器節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行操作時(shí)所需要的能量消耗。因此，聯(lián)合考慮外部能源供電與傳感器自身的能量采集也是很有必要的。
　　本文在充分了解國內(nèi)外有關(guān)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延感知及能量資源分配研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，深入研究了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性約束下具有最差時(shí)延保障的網(wǎng)絡(luò)吞吐

3、量優(yōu)化和能量資源分配問題，主要的研究工作如下所示：
　　1)在傳統(tǒng)的多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)吞吐量優(yōu)化問題模型的基礎(chǔ)上，加入了具有最差時(shí)延保障的隊(duì)列數(shù)據(jù)傳輸約束。文章構(gòu)造了一種新的虛擬隊(duì)列用以分析討論隊(duì)列數(shù)據(jù)的最差時(shí)延上界問題。同時(shí)，文章引入了一個(gè)控制參數(shù)對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)隊(duì)列與虛擬時(shí)延隊(duì)列的隊(duì)列積壓之差進(jìn)行控制。在只考慮兩種極端條件的前提下，文章給出了與該控制參數(shù)有關(guān)的隊(duì)列傳輸最差時(shí)延，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行最小化處理并獲得對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)值。
　

4、　2)除了隊(duì)列最差時(shí)延保障約束，本文另外考慮了一個(gè)具有端到端傳輸時(shí)延約束的網(wǎng)絡(luò)吞吐量優(yōu)化問題模型。同時(shí)，在該模型中引入了網(wǎng)絡(luò)編碼的概念。文章最終通過李雅普諾夫優(yōu)化方法將平均端到端時(shí)延約束條件轉(zhuǎn)化成若干的隊(duì)列穩(wěn)定性條件并進(jìn)行求解。
　　3)在研究問題1）的基礎(chǔ)上，考慮傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗及功率分配的問題。本文考慮了一種傳感器節(jié)點(diǎn)的混合供電模式，即網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)供電包含完全靠自身采集能量、完全由電網(wǎng)進(jìn)行能量提供以及既能靠自身進(jìn)行能