无线传感器网络

摘要 ?? 传感器网络是由大量的集成了传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点 构成全分布式网络，具有广泛的应用前景。传感器网络管理系统旨在以较少的耗 能，对系统的资源配置、性能、故障和安全等提供一体化的管理机制，更有效地 监视和控制无线传感器网络，对于发挥传感器网络的性能具有重要的作用。论文 以态势感知无线传感器网络为研究背景，进行了无线传感器网络管理系统的研究 与设计，具有重要的理论和应用价值。 随着人们对移动通信的需求逐渐增强，有限的无线资源与各种移动业务不断 提高的服务质量要求(QualityofService，Qos)之间的矛盾日益严重。为了解决 这一矛盾，正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM) 作为一种能够支持高速数据传输、有效对抗多径干扰以及大幅提高频谱利用率的 物理层技术，已经成为当前的研究热点。 本文重点研究了OFDM系统的资源分配算法。为达到较好的性能和降低复 杂度，算法将资源块作为分配的最小单元，针对影响容量的蜂窝系统小区间干扰的问题，提出了对于OFDM系统中的许多基本问题进行MATLAB仿真，有利于加强基础性的理论认识，便于在此基础上开展前沿课题的研究。 关键字：OFDM、无线传感器、资源管理、MATLAB 课题研究意义 无线传感器网纠是综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技 术和无线通信技术的一种新的信息获取和处理技术。因其在许多工程技术领域中 的广泛应用，无线传感器网络已是当今学术界的研究热点之一。 无线传感器网络中，任务的执行和传感器资源的利用密切联系在一起。为了 高效地利用有限的资源以使得任务顺利执行，必须在环境条件允许情况下，对有 限的传感器资源进行合理配置，由此便产生了多传感器管理。多传感器管理应用 于无线传感器网络领域中，用来提高数据融合的性能及对环境的检测程度。当多 个传感器同时用于多个目标多个任务的检测、跟踪和识别时，必须解决传感器与 目标之间以及检测、跟踪和识别之间的资源调度问题，也就是如何在一定的条件 下，合理充分利用传感器资源且满足网络最优性能的要求。此外，受客观环境的 限制使某些传感器不能充分发挥其功能，为了某种目的而对传感器使用所提出的 具体限制，再加上传感器资源本身的限制，这些都需要对传感器资源(包括传感 器本身的资源以及传感器之间的资源)进行协调分配，以使网络发挥最佳的整体 性能。无线传感器网络是多传感器与无线网络领域的交叉应用。目前，无线传感 器网络和传感器管理是国际社会的研究热点，但针对无线传感器网络中的传感器 管理问题的研究成果很少，大部分只停留在传统的传感器管理研究中。因此，本 文研究无线传感网络的传感器资源管理与调度具有一定的现实意义。 无线传感器网络与传统无线网络的设计目标不同，传统的无线网络在高度移 动环境中主要通过路由和资源管理策略最大化带宽的利用率，并为用户提供一定 的服务质量保证。而在无线传感器网络中，移动的节点是少量的，大部分节点都 是固定的。此外，无线传感器网络中的节点一般被布置在野外等复杂恶劣的环境 中，所以节点一般采用电池供电，可以使用的电量非常有限，而对于有成千上万 个节点的无线传感器网络来说，更换电池是非常困难甚至有时是不可能的。但是， 在实际应用当中，无线传感器网络的生命周期却要求长达数月甚至数年。因此， 如何在不影响其功能的前提下，尽可能节省能源，最大化网络生存周期是无线传 感器网络软硬件设计中的核心问题，也是当前国内外研究机构关注的焦点。本文 在无线传感器网络的传感器优化调度过程中，引入动态能量管理，对节约传感器 节点能耗、延长整个无线传感器网络的生命周期，具有重要的现实意义。