随着物联网技术的发展,越来越多的有线通信方案被无线通信方案替代,网络节点通常也会从有线电源转为电池供电。因此,在无线通信网络中,能耗问题便成为重要挑战之一。ZigBee作为物联网通信技术重要一员,低能耗、低成本、低速率以及灵活的组网方式使其广泛应用于工业自动化、环境监测和智能家居等领域。本文针对ZigBee网络从应用角度出发,研究ZigBee网络的节能调度策略。1、分析ZigBee节点在各个过程中的能耗,并建立能耗模型,明确本文节能调度所要优化的目标参数,通过减少节点的采样次数增加节点在休眠状态的时间,达到降低ZigBee节点能耗的目的。2、出节点自适应采样调度方案,利用指数平滑算法和加权指数移动平均算法预测感知节点采样环境,来判断采样环境的变化幅度,调整节点的采样间隔。该方案旨在减少ZigBee节点在采样环境平稳变换阶段的采样次数,增加节点的休眠时间,从而降低节点的能耗。在环境剧烈变化时缩短节点的采样间隔,确保节点能及时捕获采样环境的剧烈变化。基于上述采样间隔调节机制,本文设计节点采样步长控制窗口,使得节点自适应地调节采样间隔,从而既满足节能的需求,又能确保采样数据的准确度。3、出基于矩阵补全技术的节点采样时隙调度方案,该方案针对大规模节点部署的ZigBee传感器网络,从节点的工作时隙角度出发,将节点工作的连续时间划分为若干个等大小的采样时隙。设计随机稀疏时隙选择算法,降低节点在每轮任务周期执行采样的次数,增加节点的休眠时长降低节点能耗。在协调器端构建一个节点采样矩阵,基于奇异值阈值算法重建完整的节点采样矩阵,使得本方案既能够满足降低节点能耗的需求,也能够为用户供完整的数据服务的要求。4、优化奇异值阈值算法,设计具有动态修正幅度的Singular Value Thresholding算法,减少了矩阵重建的过程中的迭代更新次数,缩短采样矩阵重建的时间,高算法的运行性能。并对上述节能调度方案进行了系统仿真验证,分别从节能效果、漏检率、采样矩阵低秩性、数据重建误差、迭代次数角度深入分析了本文所出方案的节能效果和可行性。
|
楼主
标题置顶
标题高亮
