● 摘要
无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，具有许多传统网络无法比拟的优点，可广泛应用于军事、医疗、灾难救助等环境中，已成为现代信息技术中的一个研究热点。由于无线传感器网络中的节点资源普遍受限，尤其节点的能耗问题更为突出，因而如何高效地利用有限的能量来延长网络的生存周期已成为无线传感器网络领域重要的研究问题。 本文采用跨层优化的方法，对传输功率动态控制方法、能量有效路由算法、节点睡眠调度等关键问题进行了较深入地研究，设计并实现了一个基于跨层的能量优化协议。具体研究内容包括：1）在传输功率控制方面，利用基于反馈的传输功率控制算法使节点获得最合适的传输功率与邻居节点进行数据传输，从而降低了节点的传输能耗。2）在能量有效路由算法方面，利用节点的邻居表和传输功率设计了路由算法，该算法使节点选择了消耗能量最少的路由来传输数据；3)在节点的睡眠调度方面，利用路由信息设计了节点的睡眠调度方案，使节点只有参与实际的数据传输活动时才被唤醒，其余时间保持睡眠状态。这样可最大程度地降低了节点的空闲侦听时间；4）在上述研究的基础上，设计并实现了能量优化协议，并在实验环境中进行了实验验证；并通过仿真实验进行了性能分析与评价。实验结果表明，本文提出的能量优化协议能显著地降低节点的能耗，可有效延长网络的生存周期。本文的研究工作表明，跨层优化的方法是解决无线传感器网络能量问题的有效技术途径。