低占空比无线传感器网络的实时服务质量保障研究

基于低占空比无线传感器网络的性能特点，从监测应用对网络的实时要求出发，本项目进行低占空比无线传感器网络实时服务质量保障的理论与方法研究。基于离散化网格划分提出节点部署与调度的联合优化策略，使得任意网格内发生的事件都能在用户截止期内被检测（覆盖）到；为保障传输延迟，通过对节点活跃时隙与临时基站等额外系统资源的最优动态配置，使得检测信息的端到端传输在截止期内完成；最后基于延迟类型分析归纳任意占空比传感器网络实时保障的普适研究方法。本项目将为低占空比无线传感器网络实时服务质量保障的基础理论研究提供新途径，为基于传感器网络的长期监测及实时任务提供理论基础和方法支撑。

为了同时满足长期监测与实时性能保障的需求，研究了如何在低占空比无线传感器网络中保障实时服务质量的问题。首先，分析了影响低占空比传感器网络各项性能的主要因素，通过概率论方法量化了性能指标（检测概率、检测延迟、连通性、网络寿命等）与影响因素（如节点密度、占空因数等）之间的关系；然后，在性能分析的基础上，创新性地提出通过联合优化节点部署与睡眠调度来保障检测延迟的策略，该策略能权衡考虑网络部署成本、网络寿命和实时性能保障等多项指标，对于节省部署成本，保障长期监测的实时性和监测质量有重要意义；为保障传输延迟，提出了二次规划节点活跃时隙的策略，并设计了构建带延迟约束的最长网络寿命树的方法，与以往的汇聚树构建算法相比，能在确保实时性的基础上获得更长的网络寿命；最后，通过室内外实时监测原型系统的搭建和测试，使得本项目提出的理论方法在实际中得到了验证和应用。