基于TinyOS的无线传感器网络任务调度的研究与改进

论文摘要

随着无线传感器网络的应用场景越来越广泛,无线传感器网络的相关技术受到了越来越多的关注和研究。由于无线传感器网络的特殊性,如何在资源受限的情况下实时地完成感知、通信、控制和计算工作是无线传感器网络研究面临的主要问题。解决这个问题的关键是研究满足无线传感器网络操作系统的任务调度策略。本文选择在TinyOS操作系统下对调度策略进行研究与改进。通过对无线传感器网络任务调度机制的研究,确定了改进方向和目标。论文接下来详细分析了TinyOS-2.x的任务调度机制,并且指出了其内核调度机制的不足。针对实时性和吞吐量两个不同方面提出了两种改进算法：不可抢占式EDF（Earliest Deadline First）算法和动态优先权算法,并对算法的可调度性进行了分析,最后通过TOSSIM仿真器进行仿真实验,验证了这两种改进算法使系统的性能得到了提升。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 论文相关技术研究现状
• 1.2.1 无线传感器网络
• 1.2.2 任务调度算法
• 1.2.3 WSN操作系统
• 1.3 本文的主要工作和论文安排
• 第二章 无线传感器网络任务调度机制研究
• 2.1 任务调度模型
• 2.2 任务属性特征
• 2.3 调度机制
• 2.3.1 抢占调度和非抢占调度
• 2.3.2 静态调度和动态调度
• 2.3.3 固定优先级调度和动态优先级调度
• 2.4 可调度性分析
• 2.4.1 基于CPU利用率的可调度性分析
• 2.4.2 基于系统响应时间的可调度性分析
• 2.5 WSN操作系统分析
• 2.5.1 SOS
• 2.5.2 Contiki
• 2.5.3 Mantis OS
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于TinyOS的调度机制研究
• 3.1 TinyOS操作系统的优越性
• 3.2 TinyOS的结构与运行编译机制
• 3.2.1 TinyOS的结构模型
• 3.2.2 TinyOS的运行机制
• 3.2.3 TinyOS的编译机制
• 3.3 TinyOS的调度机制
• 3.3.1 TinyOS-2.x调度器结构
• 3.3.2 调度器的重要组件
• 3.4 TinyOS内核调度机制的不足
• 3.4.1 内核调度模型特点
• 3.4.2 TinyOS中的过载现象
• 3.5 本章小结
• 第四章 改进策略的研究与实现
• 4.1 NP-EDF算法
• 4.1.1 NP-EDF算法思想
• 4.1.2 NP-EDF算法性能评估
• 4.2 DP算法
• 4.2.1 DP调度算法思想
• 4.2.2 DP调度算法性能评估
• 4.3 不同算法节点能耗的比较
• 4.4 改进算法的实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献