無線自組織網(wǎng)絡路由與低功耗節(jié)點關鍵技術研究.pdf

1、普適計算是一種讓人們隨時隨地都能獲得信息服務的一種計算模式。它強調以人為本，關注的是人們的注意力以及人們對計算的滿意程度。作為一個新興的研究領域，普適計算受到越來越廣泛的關注，它將對計算機、信息學科的發(fā)展產(chǎn)生廣泛而深遠的影響。無線自組織網(wǎng)絡作為實現(xiàn)普適計算的一種新型技術，是由一組帶有無線通信收發(fā)裝置的移動終端節(jié)點組成的一個多跳、臨時、無中心的移動通信網(wǎng)絡，不需要基礎網(wǎng)絡設施的支持，可以在任何時候、任何地點快速構建。無線自組織網(wǎng)絡在許多特

2、殊情況下有著不可替代的作用，可廣泛應用于國防戰(zhàn)備、災難援助等無法得到有線網(wǎng)絡支持或某些臨時需要通信但建立有線通信網(wǎng)絡代價太大的環(huán)境中。尤其是在未來戰(zhàn)場上，無線自組織網(wǎng)絡對于高技術武器裝備、集中指揮、協(xié)同作戰(zhàn)和提高作戰(zhàn)機動性等具有很好的應用前景。
　　快速可靠的路由是無線自組織網(wǎng)絡具有高可靠性、高抗毀性和高移動性的基礎，是無線自組織網(wǎng)絡研究的關鍵技術之一。無線自組織網(wǎng)絡使用寬帶較窄的無線信道，且由于節(jié)點的移動造成拓撲變化比較頻繁，如

3、果直接將傳統(tǒng)路由協(xié)議應用于無線自組織網(wǎng)絡中，周期性的控制信息將會占用大量的無線信道資源，降低系統(tǒng)效率。因此，構建有效的適合自身特點的路由成為了無線自組織網(wǎng)絡研究的極為重要的課題。同時，由于無線自組織網(wǎng)絡節(jié)點一般使用電池供電，且受技術的限制，電池的容量在短期內很難得到大規(guī)模的提高，而對于無線自組織網(wǎng)絡這種有特殊用途的網(wǎng)絡來說，延長網(wǎng)絡工作時間又顯得尤其重要。因此，無線自組織網(wǎng)絡的節(jié)能研究同樣具有重要的意義。
　　本文對無線自組織網(wǎng)絡

4、的研究主要包括兩大方面：路由算法和低功耗節(jié)點技術。主要貢獻是：普適計算環(huán)境下，多個嵌入式設備之間的協(xié)作成為了嵌入式技術重要的研究內容，基于此，提出了多嵌入式系統(tǒng)新概念；無線自組織網(wǎng)絡是普適計算實現(xiàn)的支撐技術之一，針對無線自組織網(wǎng)絡的可擴展性和能量問題，在對現(xiàn)有分布式路由算法進行綜合分析的基礎上，設計了一種基于連通度和能量感知的按需自維護分簇路由協(xié)議，同時隨著實時多媒體等業(yè)務在無線自組織網(wǎng)絡中的出現(xiàn)，提出了一種基于帶寬約束和能量感知的分布

5、式QoS路由協(xié)議；最后針對無線傳感器網(wǎng)絡的能耗問題，在波束供電技術的基礎上，提出了一種低功耗射頻喚醒無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的設計方法。作為一項具有創(chuàng)新性意義的工作，論文在研究方法與思路上力求有所突破，其主要研究成果包括如下幾個方面：
　?、賹ζ者m計算的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、技術難點和研究熱點進行了綜述，分析和討論了普適計算的概念和特性，重點探討了多嵌入式系統(tǒng)新概念以及多嵌入式系統(tǒng)的結構框架，并對目前一些具有代表性的普適計算研究項目進行了簡述

6、。
　?、趯o線自組織網(wǎng)絡進行了較為全面的分析和總結，重點討論了無線自組織網(wǎng)絡的分布式路由算法，結合平面路由機制和分簇算法，提出了一種基于連通度和能量感知的按需自維護分簇路由協(xié)議。該路由協(xié)議采用了一種以分簇路由為主，平面按需路由為輔的工作機制。通過仿真表明按需自維護分簇路由協(xié)議在保持了平面按需路由優(yōu)點的基礎上，有著更好的可擴展性，提高了網(wǎng)絡性能。
　?、巯到y(tǒng)地討論了無線自組織網(wǎng)絡的QoS保證體系，重點分析了無線自組織網(wǎng)絡的Q

7、oS路由。針對現(xiàn)有QoS路由算法大多沒有特別考慮節(jié)點的能量約束，而帶寬保證又是實時應用最關鍵的需求之一，提出了一種基于TDMA機制的帶寬約束和能量感知的分布式QoS路由協(xié)議，將路由發(fā)現(xiàn)、時隙預留以及維護結合起來，滿足無線自組織網(wǎng)絡對QoS路由的需求。
　?、軓耐ㄐ诺慕嵌戎v，無線傳感器網(wǎng)絡可以看成是一種特殊的無線自組織網(wǎng)絡。論文對無線傳感器網(wǎng)絡進行了概述，指出低功耗和實時性正是無線傳感器網(wǎng)絡應用中需要解決的重要問題，并針對無線傳感器