多業務多維度高速率E+E傳感器網絡優化
無線E+E傳感器網絡是當前的研究熱點,廣泛地應用于軍事、工業控制、生物醫療、環境監測等諸多領域。隨著E+E傳感器網絡的發展和多媒體應用需求的增長,高速率無線E+E傳感器網絡應運而生,該網絡能夠處理數據、圖形圖像、音頻、視頻等多種業務,同時提供相應的服務質量保障,實現高質量的視頻監控、多元化信息采集和處理、復雜任務的調度與處理、高精度的跟蹤定位等應用。與傳統的E+E傳感器網絡相比,高速率E+E傳感器網絡具有感知信息豐富、傳輸速度快、處理能力強、能量約束更為嚴重等特點。

多業務多維度高速率E+E傳感器網絡優化
高速率E+E傳感器網絡中帶寬波動頻繁以及無線傳輸介質的不穩定性引起信號的衰落,帶寬和能量受到極大限制,傳統的分層暴露出巨大的弊端,跨層設計與聯合優化應運而生。高速率E+E傳感器網絡跨層機制將協議層的狀態參數和QOS參數在不同協議層中傳遞,實現協議在系統整體約束和整體性能要求下聯合優化,達到充分利用系統資源和提高E+E傳感器網絡總體性能的目的,可有效提高能量效率和提供多業務QoS。高速率E+E傳感器網絡將邏輯上的信息世界與真實物理世界融合在一起,是由E+E傳感器網絡到物聯網的關鍵環節,物聯網目前已被正式列為國家重點發展的戰略性新興產業之一。圍繞高速率E+E傳感器網絡中的能量受限和多業務QoS保障問題,采用跨層設計與聯合優化的方法研究高速率E+E傳感器網絡系統多業務跨層調度與資源分配算法、異構高速E+E傳感器網絡系統中實時任務多維度聯合優化調度算法、高速率E+E傳感器網絡中跨層自適應MAC協議、高速率E+E傳感器網絡多業務的跨層混合MAC協議。主要內容及創新點包括以下三個方面：針對高速率E+E傳感器網絡中多種業務對QoS的不同要求,考慮物理層、數據鏈路層和應用層參數,提出了一種適合多業務的跨層調度與資源分配算法AM-LWDF。該算法在滿足實時業務QoS約束的前提下,以zui大化系統吞吐量為目標建立了相應的優化模型,可以靈活地在系統能效、實時業務的時延和非實時業務吞吐量之間取得折中,并保證不同類型業務間的公平性。針對異構高速E+E傳感器網絡系統中實時任務調度的特殊要求,提出了包括任務的截止時間、服務質量、吞吐量、QoS公平和負載均衡的多維度調度算法MDSA,通過大量的仿真實驗比較MDSA,DASAP和DALAP三種不同的調度策略,MDSA在調度成功率、QoS收益均值、調度跨度、負載均衡性方面均明顯優于DASAP和DALAP,實現異構高速率E+E傳感器網絡實時任務的多維度聯合優化。針對SMAC協議中固定占空比不能適應高速率E+E傳感器網絡多種速率多業務傳輸的特點,提出一種適用于高速率E+E傳感器網絡數據采集型應用的速率自適應的AMAC協議。AMAC協議采用占空比自適應機制、競爭窗口自適應機制和交錯喚醒機制,在多種速率任務突發的E+E傳感器網絡中,能有效提高系統能效、吞吐量并降低時延；針對高速率E+E傳感器網絡中需為多種業務提供相應的QoS保障,提出基于跨層的速率自適應的混合MAC協議RHMAC,該協議可根據業務需要以及網絡負載,在CSMA和TDMA自動切換。

多業務多維度高速率E+E傳感器網絡優化
在高速率E+E傳感器網絡中,RHMAC協議比BMAC協議能達到更高的吞吐量和較高的能效。zui后,針對應急醫院中傳輸多種混合實時業務的應用需求,設計了一系列高速率E+E傳感器網絡智能節點,采用跨層設計與聯合優化的技術保證多種業務QoS需求,實現應急醫院人員、物資、設備快速準確的定位、追蹤與管理。