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可充電E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的資源管理與優(yōu)化
隨著E+E傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)成為多學(xué)科交叉的熱點(diǎn)前沿研究領(lǐng)域之一，也是當(dāng)前上zui受關(guān)注的高科技技術(shù)之一。無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)以低成本、低功耗、分布式計(jì)算、自組織等特點(diǎn)在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如工業(yè)過程、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療護(hù)理、物聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)等，具有廣闊的應(yīng)用前景和很高的商業(yè)價(jià)值，因此受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度關(guān)注。

可充電E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的資源管理與優(yōu)化
受電池技術(shù)發(fā)展的限制，E+E傳感器節(jié)點(diǎn)的電源能量極其有限，限制了無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的推廣應(yīng)用。為了解決E+E傳感器節(jié)點(diǎn)能量受限問題，將能量收集技術(shù)作為E+E傳感器節(jié)點(diǎn)的能量補(bǔ)充手段的可充電E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，為E+E傳感器節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)期有效運(yùn)行提供了可能。能量收集技術(shù)為解決無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的能源供給問題提供有效途徑的同時(shí)，也為可充電E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究帶來了新的挑戰(zhàn)：由于所獲取的能量是不穩(wěn)定且不可控的，如何有效地管理和利用所獲取的能量，使得網(wǎng)絡(luò)的性能得到優(yōu)化是可充電E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)中急需解決的首要問題。結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究成果，考慮了各種場(chǎng)景下可充電E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)中的資源管理與優(yōu)化問題，并針對(duì)不同的場(chǎng)景提出了相應(yīng)的資源管理及其優(yōu)化算法。主要工作和貢獻(xiàn)可概括為以下幾個(gè)方面：介紹了可充電E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景、相關(guān)概念、優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用領(lǐng)域、所面臨的挑戰(zhàn)及其國(guó)內(nèi)外在資源管理與優(yōu)化方面的研究現(xiàn)狀。研究了可充電E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)中電池容量受限情況下的資源管理與優(yōu)化問題。針對(duì)能量獲取的不穩(wěn)定性以及節(jié)點(diǎn)電池的存儲(chǔ)能量有限等特性，提出了一種自適應(yīng)能量分配方案，使得E+E傳感器節(jié)點(diǎn)能夠以一種高效的方式來管理其能量消耗，并設(shè)計(jì)了一種分布式采樣速率控制算法使得每個(gè)E+E傳感器節(jié)點(diǎn)都能獲得*的采樣速率。此外，還設(shè)計(jì)一種改進(jìn)的能量分配方案用于降低所獲取能量估計(jì)誤差對(duì)系統(tǒng)性能的影響。zui后，通過大量的仿真驗(yàn)證了算法的有效性。研究了可充電E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)中時(shí)空耦合下的資源管理與優(yōu)化問題。可充電E+E傳感器節(jié)點(diǎn)的能量獲取和能量消耗在時(shí)域上具有耦合性，且E+E傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗因數(shù)據(jù)傳輸在空間上也具有耦合性。為了獲得*網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集，通過分析能量獲取與能量消耗之間的時(shí)空關(guān)聯(lián)性以及能量消耗與數(shù)據(jù)傳輸之間的關(guān)系，利用對(duì)偶分解理論設(shè)計(jì)了一種聯(lián)合能量管理和采樣速率控制的分布式算法，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效用zui大化。通過與已有算法的仿真結(jié)果比較，驗(yàn)證了所提出算法的*性。研究了動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎驴沙潆奅+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量管理與數(shù)據(jù)收集問題。由于能量獲取過程的不穩(wěn)定性和E+E傳感器節(jié)點(diǎn)調(diào)整功率所引起的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性，使得可充電E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收集變得更加復(fù)雜。針對(duì)該問題，首先設(shè)計(jì)了一種均衡的能量分配方案來管理E+E傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗，然后提出了一種分布式的聯(lián)合采樣速率控制、功率控制和路由控制的算法來優(yōu)化整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能。并從理論上證明算法的收斂性和*性。此外，還設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)能量管理策略和拓?fù)涔芾聿呗詠肀M量減少能量調(diào)整次數(shù)和計(jì)算復(fù)雜度。仿真結(jié)果表明提出的算法能夠有效地利用所獲取能量來*化網(wǎng)絡(luò)性能。

可充電E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的資源管理與優(yōu)化
研究了移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)下可充電E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收集問題。通過將移動(dòng)匯集節(jié)點(diǎn)引入到可充電E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)中來緩解資源和負(fù)載不均衡性所帶來的性能下降。針對(duì)移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)下的數(shù)據(jù)收集問題，通過轉(zhuǎn)移能量消耗限制和分析*解的必要條件將原數(shù)據(jù)收集問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)近似的網(wǎng)絡(luò)效用zui大化問題，并證明該問題是一個(gè)凸優(yōu)化問題。然后設(shè)計(jì)了一種聯(lián)合功率控制、路由選擇和E+E傳感器調(diào)度的分布式算法，使得節(jié)點(diǎn)能夠有效地利用所獲取的能量來zui大化網(wǎng)絡(luò)性能。