项目名称: 延长传感网生命周期的协作通信多目标优化设计及其算法研究

项目编号: No.61202498

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 计算机科学学科

项目作者: 张旗

作者单位: 中山大学

项目金额: 23万元

中文摘要: 本项目针对整个传感网如何进行协作通信,从而延长生命周期这个突出而重要的问题,首先从传感网中协作通信的传输机制和调度过程入手,运用泊松随机模型,建立传感网协作通信的传输中继统计理论模型;接着我们分析传感网节点发射、接收、监听和睡眠四种不同的工作状态以及状态之间切换所需的能耗,研究节点物理层传输的系统参数对能耗的线性和非线性影响,建立传感网节点较为精确的系统级能耗模型;然后,推导传感网协作通信的一次特性和二次特性;最后根据从局部到整体和从整体到局部的闭环优化思想,建立保证误码率和中断概率、基于电池剩余电量和能效比的自适应效用函数,建立避免"能量空洞"现象,延长传感网生命周期的协作通信多目标资源分配优化模型和优化方法。本项目为揭示传感网中应用协作通信是加剧还是减缓"能量空洞"现象这个科学问题,为深入认识传感网中协作通信在抗信道衰落、增加网络覆盖范围、延长网络生命周期等方面的作用提供理论依据。

中文关键词: 传感网;协作通信;无线携能通信;能量空洞;生命周期

英文摘要: This project addresses the problem that how to conduct cooperative communications in wireless sensor networks (WSNs) to extend the life cycle of the whole network. We study the transmission mechanism of cooperative communications in WSNs and establish the relaying transmission statistical model by employing the Poisson stochastic model. Furthermore, we analyze the energy consumption of four statuses, i.e. transmitting, receiving, listening and sleep of the WSN nodes and the transferring between four different statuses. We analyze the linear and nonlinear effects of system parameters of physical layer on the energy consumption and establish the accurate system-level energy consumption model for WSN nodes. In the next step, we derive the first and second characteristics of wireless cooperative transmission for WSNs. At last, we conduct research on the multi-objective resource allocation optimization model and design criteria of cooperative communications to avoid the "energy hole" phenomenon and extend the life cycle of WSNs. The optimization is based on the closed-loop optimization from part to whole and from whole to part. The employing adaptive utility function guarantees the bit error rate and outage probability of the system and is based on the energy efficiency as well as the remaining battery power of the W

英文关键词: Wireless Sensor Networks;Cooperative Communications;Wireless Information and Energy Transfer;Energy Hole;Life Cycle

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