IPv6無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)——電子科技大學(xué)

1、IPv6無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 汪文勇汪文勇項(xiàng)目背景項(xiàng)目背景n 國(guó)家項(xiàng)目支持國(guó)家項(xiàng)目支持 中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI 2005年研究開(kāi)發(fā)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用試驗(yàn)項(xiàng)目年研究開(kāi)發(fā)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用試驗(yàn)項(xiàng)目 信息產(chǎn)業(yè)部信息產(chǎn)業(yè)部2006年年“電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金” 項(xiàng)目目標(biāo)項(xiàng)目目標(biāo)n 總體指標(biāo)總體指標(biāo)研究研究WSN節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)匯聚等關(guān)鍵技術(shù)。節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)匯聚等關(guān)鍵技術(shù)。提供不少于提供不少于30個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，完成在個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，完成在CNGI上的試驗(yàn)和應(yīng)用。上的試驗(yàn)

2、和應(yīng)用。推動(dòng)推動(dòng)WSN技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。n 核心處理器核心處理器CPU字長(zhǎng)：字長(zhǎng)：8bitCPU工作時(shí)鐘：工作時(shí)鐘：4 MHz片內(nèi)片內(nèi)RAM：4KBytes ；片內(nèi)；片內(nèi)ROM：128K13bits芯片低功耗：工作模式峰值芯片低功耗：工作模式峰值 10mW，休眠模式峰值，休眠模式峰值 2mWn 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)n 節(jié)點(diǎn)支持節(jié)點(diǎn)支持IPv6協(xié)議協(xié)議n 功耗：發(fā)送模式峰值功耗：發(fā)送模式峰值 50mW，接收模式峰值，接收模式峰值 25mW，休眠模式峰值，休眠模式峰值 15mW工作內(nèi)容工作內(nèi)容n研究實(shí)現(xiàn)研究實(shí)現(xiàn)WSN節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)的6個(gè)關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)件：個(gè)關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)件：自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的節(jié)點(diǎn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)獲

3、取單元接口數(shù)據(jù)獲取單元接口自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心處理器芯片核心處理器芯片自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)無(wú)線通信物理層和數(shù)據(jù)鏈路層無(wú)線通信物理層和數(shù)據(jù)鏈路層組網(wǎng)路由技術(shù)組網(wǎng)路由技術(shù)數(shù)據(jù)處理技術(shù)數(shù)據(jù)處理技術(shù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)n無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以自組織形式構(gòu)成多跳中繼的分級(jí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以自組織形式構(gòu)成多跳中繼的分級(jí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)功能結(jié)構(gòu)n節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)電源電源數(shù)據(jù)獲取單元數(shù)據(jù)獲取單元DAU數(shù)據(jù)處理單元數(shù)據(jù)處理單元DPU數(shù)據(jù)發(fā)送和接收單元數(shù)據(jù)發(fā)送和接收單元DSRU數(shù)據(jù)獲取單元接口數(shù)據(jù)獲取單元接口nADC器件器件 8位位SAR（逐次比

4、較）型（逐次比較）型 采樣速率最高可達(dá)采樣速率最高可達(dá)2MSPS 模擬電壓輸入：模擬電壓輸入：02.7V 多路輸入切換開(kāi)關(guān)多路輸入切換開(kāi)關(guān) n TaraxCore：自主設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：自主設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)n 0.18um CMOS工藝，由中芯國(guó)際流片工藝，由中芯國(guó)際流片n 性能指標(biāo)性能指標(biāo)字長(zhǎng)：字長(zhǎng)：8bitsRAM：4KBytesROM：128K13bits功耗：功耗： 工作模式峰值工作模式峰值10mW 休眠模式峰值休眠模式峰值2mW工作頻率：工作頻率：4MHz工作電壓：工作電壓：2.0V3.6V端口：端口：56個(gè)雙向三態(tài)個(gè)雙向三態(tài)I/O端口，支持喚醒休眠和觸發(fā)中斷功能端口，支持喚醒休眠和觸發(fā)中斷功能

5、堆棧：堆棧：64級(jí)堆棧，可支持級(jí)堆棧，可支持64級(jí)調(diào)用級(jí)調(diào)用時(shí)鐘：獨(dú)立時(shí)鐘源的時(shí)鐘：獨(dú)立時(shí)鐘源的Watchdog計(jì)數(shù)器，可用于系統(tǒng)復(fù)位和休眠喚醒計(jì)數(shù)器，可用于系統(tǒng)復(fù)位和休眠喚醒定時(shí)：定時(shí)：8位帶預(yù)分頻器的定時(shí)計(jì)數(shù)單元位帶預(yù)分頻器的定時(shí)計(jì)數(shù)單元TCC，可以觸發(fā)中斷，可以觸發(fā)中斷核心處理器芯片核心處理器芯片TaraxCoreTaraxCore內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖TaraxCore 裸片和封裝片裸片和封裝片105 pins QFPTarax Node現(xiàn)狀現(xiàn)狀n節(jié)點(diǎn)現(xiàn)狀節(jié)點(diǎn)現(xiàn)狀嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)TaraxOS 高度模塊化：由一系列組件模型組成高度模塊化：由一系列組件模型組成 靈活重用性：

6、應(yīng)用程序通過(guò)連接配置文件，實(shí)現(xiàn)靈活重用性：應(yīng)用程序通過(guò)連接配置文件，實(shí)現(xiàn)可重用組件連接可重用組件連接 基于事件驅(qū)動(dòng)：實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)的切換基于事件驅(qū)動(dòng)：實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)的切換 調(diào)度方式：調(diào)度方式：FIFO調(diào)度、優(yōu)先級(jí)調(diào)度調(diào)度、優(yōu)先級(jí)調(diào)度 提供類提供類C結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言編譯器結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言編譯器 內(nèi)核代碼量小于內(nèi)核代碼量小于10K Byte無(wú)線通信模塊無(wú)線通信模塊 采用采用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 載波頻率載波頻率2.4GHz。 實(shí)際測(cè)試，無(wú)線通信模塊的最大通信距離為實(shí)際測(cè)試，無(wú)線通信模塊的最大通信距離為125m，最大，最大數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率250Kbps。組網(wǎng)路由技術(shù)組網(wǎng)路由技術(shù)n路

7、由協(xié)議：改進(jìn)的路由協(xié)議：改進(jìn)的AODV自組織：支持網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化自組織：支持網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化負(fù)載均衡：支持多負(fù)載均衡：支持多sink點(diǎn)間的負(fù)載均衡點(diǎn)間的負(fù)載均衡單向鏈路識(shí)別：選路時(shí)自動(dòng)避免選擇單向鏈路單向鏈路識(shí)別：選路時(shí)自動(dòng)避免選擇單向鏈路算法效率高：計(jì)算量小，內(nèi)存空間占用小算法效率高：計(jì)算量小，內(nèi)存空間占用小廣播控制：一跳范圍內(nèi)廣播，無(wú)需全網(wǎng)廣播廣播控制：一跳范圍內(nèi)廣播，無(wú)需全網(wǎng)廣播 組網(wǎng)與路由技術(shù)組網(wǎng)與路由技術(shù)n 組網(wǎng)與路由技術(shù)組網(wǎng)與路由技術(shù)l完成完成AODV和和DD路由協(xié)議的設(shè)計(jì)，代碼編寫(xiě)和仿真完路由協(xié)議的設(shè)計(jì)，代碼編寫(xiě)和仿真完成，大規(guī)模組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行。成，大規(guī)模組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行。l

8、目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)至少三種路由協(xié)議。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)至少三種路由協(xié)議。 組網(wǎng)路由技術(shù)組網(wǎng)路由技術(shù)n 路由總體上分成兩部分：路由總體上分成兩部分： 上行路徑：從信息采樣節(jié)點(diǎn)到信息匯聚節(jié)點(diǎn)上行路徑：從信息采樣節(jié)點(diǎn)到信息匯聚節(jié)點(diǎn)sink 下行路徑：從信息匯聚節(jié)點(diǎn)下行路徑：從信息匯聚節(jié)點(diǎn)sink到信息采樣節(jié)點(diǎn)到信息采樣節(jié)點(diǎn)上行路徑的建立上行路徑的建立12345有線網(wǎng)有線網(wǎng)/骨干網(wǎng)骨干網(wǎng)1. Sink節(jié)點(diǎn)向周圍廣播入網(wǎng)信息節(jié)點(diǎn)向周圍廣播入網(wǎng)信息2. 一跳鄰居范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)建立到一跳鄰居范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)建立到sink節(jié)點(diǎn)的路徑節(jié)點(diǎn)的路徑Sink節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)采樣節(jié)點(diǎn)采樣節(jié)點(diǎn)3. 一跳鄰居節(jié)點(diǎn)廣播入網(wǎng)信息一跳鄰居節(jié)點(diǎn)廣播入網(wǎng)信息4.

9、 二跳鄰居節(jié)點(diǎn)建立到二跳鄰居節(jié)點(diǎn)建立到sink節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的路徑的路徑5. 按照這樣的規(guī)則，各點(diǎn)依次入按照這樣的規(guī)則，各點(diǎn)依次入網(wǎng)網(wǎng)6. 如果出現(xiàn)多如果出現(xiàn)多sink節(jié)點(diǎn)的情況，節(jié)點(diǎn)的情況，節(jié)點(diǎn)將就近接入自己臨近的節(jié)點(diǎn)將就近接入自己臨近的sink點(diǎn)，自動(dòng)形成負(fù)載均衡點(diǎn)，自動(dòng)形成負(fù)載均衡下行路徑的建立下行路徑的建立1234節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)下一跳下一跳213243每個(gè)節(jié)點(diǎn)在向每個(gè)節(jié)點(diǎn)在向sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，都把自己的下一跳節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，都把自己的下一跳節(jié)點(diǎn)告訴告訴sink節(jié)點(diǎn)，這樣，節(jié)點(diǎn)，這樣，sink節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)就能形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路徑表。就能形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路徑表。sink節(jié)點(diǎn)記錄的路徑表節(jié)點(diǎn)記

10、錄的路徑表形成路徑表以后，形成路徑表以后，sink節(jié)點(diǎn)就能節(jié)點(diǎn)就能計(jì)算到下行節(jié)點(diǎn)的路徑。計(jì)算到下行節(jié)點(diǎn)的路徑。需要發(fā)送下行幀的時(shí)候，需要發(fā)送下行幀的時(shí)候，sink節(jié)節(jié)點(diǎn)確定幀的整個(gè)路徑，采用源路點(diǎn)確定幀的整個(gè)路徑，采用源路由的方式進(jìn)行發(fā)送。由的方式進(jìn)行發(fā)送。組網(wǎng)與路由技術(shù)組網(wǎng)與路由技術(shù)n 組網(wǎng)與路由技術(shù)組網(wǎng)與路由技術(shù) 跨層能量成簇算法跨層能量成簇算法CLEECn Cross-Layer Energy Efficient Clustering (CLEEC) algorithmn 節(jié)點(diǎn)根據(jù)跨層最優(yōu)估計(jì)來(lái)確定節(jié)點(diǎn)簇首當(dāng)選概率，節(jié)點(diǎn)根據(jù)跨層最優(yōu)估計(jì)來(lái)確定節(jié)點(diǎn)簇首當(dāng)選概率，并從理論上計(jì)算此概率值并從理

11、論上計(jì)算此概率值n 采用分布式算法成簇，節(jié)點(diǎn)自主決定當(dāng)選簇首的采用分布式算法成簇，節(jié)點(diǎn)自主決定當(dāng)選簇首的概率，不需集中控制。概率，不需集中控制。 這種分布式算法非常適用這種分布式算法非常適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。 n 算法目標(biāo)就是盡力將能量消耗均攤在各個(gè)傳感器算法目標(biāo)就是盡力將能量消耗均攤在各個(gè)傳感器之間，減少能量消耗過(guò)快而過(guò)早死亡的節(jié)點(diǎn)，從之間，減少能量消耗過(guò)快而過(guò)早死亡的節(jié)點(diǎn)，從而延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。而延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。 CLEEC場(chǎng)景場(chǎng)景n 該算法場(chǎng)景：傳感器節(jié)點(diǎn)異構(gòu)，初始能量不同。該算法場(chǎng)景：傳感器節(jié)點(diǎn)異構(gòu)，初始能量不同。 簇首節(jié)點(diǎn)比非簇首節(jié)點(diǎn)含有更多的能量。既每一簇首節(jié)點(diǎn)

12、比非簇首節(jié)點(diǎn)含有更多的能量。既每一個(gè)節(jié)點(diǎn)有不同的概率成為簇首，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中個(gè)節(jié)點(diǎn)有不同的概率成為簇首，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)幾乎同時(shí)死亡。所有的節(jié)點(diǎn)幾乎同時(shí)死亡。CLEEC算法算法n 在每輪最開(kāi)始時(shí)，每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)以概率在每輪最開(kāi)始時(shí)，每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)以概率Pi選取自己為選取自己為簇首簇首CH。n 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i以以Pi 的概率被選為的概率被選為CH節(jié)點(diǎn)，非節(jié)點(diǎn)，非CH節(jié)點(diǎn)概率則為節(jié)點(diǎn)概率則為1- Pi n 作為作為CH簇首節(jié)點(diǎn)簇首節(jié)點(diǎn)i在一輪傳輸中使用的能量在一輪傳輸中使用的能量n 作為非作為非CH節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)i在一次傳輸中使用的能量在一次傳輸中使用的能量iCHEinon CHE 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) i

13、在每輪中消耗的平均能量在每輪中消耗的平均能量 0(1)iiiiCHinon CHEPEP ER0iER節(jié)點(diǎn)的初始能量 網(wǎng)絡(luò)生命周期一共的輪數(shù) CLEEC算法算法n 令令ECH 表示每輪中簇首消耗的平均能量，表示每輪中簇首消耗的平均能量，Enon-CH 表示每表示每輪非簇首節(jié)點(diǎn)的平均能量消耗，通過(guò)計(jì)算上式的數(shù)學(xué)期望輪非簇首節(jié)點(diǎn)的平均能量消耗，通過(guò)計(jì)算上式的數(shù)學(xué)期望值，我們得：值，我們得： 0(1)iiCHinon CHEPEP ER0()iiCHnon CHnon CHEP EEER0()inon CHiCHnon CHEERPEE0()inon CHiCHnon CHEERPEECLEEC網(wǎng)絡(luò)

14、消耗能量網(wǎng)絡(luò)消耗能量n 由上式我們可以看到，擁有高初始能量的傳感器節(jié)點(diǎn)具有由上式我們可以看到，擁有高初始能量的傳感器節(jié)點(diǎn)具有更高成為簇首的概率，這就使得擁有高能量的節(jié)點(diǎn)消耗更更高成為簇首的概率，這就使得擁有高能量的節(jié)點(diǎn)消耗更多的能量來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)幾乎同時(shí)死亡。多的能量來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)幾乎同時(shí)死亡。 n 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)每輪消耗的能量可計(jì)算為：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)每輪消耗的能量可計(jì)算為：4242(1) (2)() (2)roundCHnon CHelecDAmptoBSfstoCHelecDAmptoBSfstoCHNEk EEklNk ENEkdNkdlNENEkdNdCLEEC算法仿真算法仿真l實(shí)

15、驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果1100012501500175020002250250027503000020406080100Number of nodes aliveTime (Round) LEACH DCHS DEECCLEEC網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)期節(jié)點(diǎn)存活的數(shù)目（網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)期節(jié)點(diǎn)存活的數(shù)目（N=100）CLEEC算法仿真算法仿真n實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果21001502002503003504001800200022002400260028003000Round until final node diesNumber of nodes LEACH DCHS DEEC CLEEC不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模中，最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)死亡時(shí)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)

16、行的時(shí)間不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模中，最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)死亡時(shí)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的時(shí)間 CLEEC算法結(jié)論算法結(jié)論n仿真證明，仿真證明，CLEEC算法在延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命期算法在延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命期方面比當(dāng)前重要的分簇算法表現(xiàn)更優(yōu)。方面比當(dāng)前重要的分簇算法表現(xiàn)更優(yōu)?；陔姵啬Ｐ偷幕陔姵啬Ｐ偷牡湍芎娜蝿?wù)調(diào)度算法低能耗任務(wù)調(diào)度算法n 基于電池模型的低能耗任務(wù)調(diào)度算法基于電池模型的低能耗任務(wù)調(diào)度算法l 采用電池供電的大量節(jié)點(diǎn)一旦投入使用就很難再更換電池采用電池供電的大量節(jié)點(diǎn)一旦投入使用就很難再更換電池l 其目的是通過(guò)改善操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能其目的是通過(guò)改善操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能 n 定義定義l 超周期超周期(supe

17、r-period)，為給定任務(wù)集里所有任務(wù)周期的最，為給定任務(wù)集里所有任務(wù)周期的最小公倍數(shù)。小公倍數(shù)。l 一個(gè)超周期由多個(gè)幀一個(gè)超周期由多個(gè)幀(frame)組成，每幀取值為最小的任組成，每幀取值為最小的任務(wù)周期值，任務(wù)調(diào)度間隔為一幀。務(wù)周期值，任務(wù)調(diào)度間隔為一幀?；陔姵啬Ｐ偷幕陔姵啬Ｐ偷牡湍芎娜蝿?wù)調(diào)度算法低能耗任務(wù)調(diào)度算法部件操作模式近似電流TARAXCORE工作3mA睡眠10AADC采樣8mA關(guān)閉2.5ACC2420發(fā)送18mA接收20mA關(guān)閉0mA濕度傳感器工作40mA關(guān)閉0mA溫度傳感器工作10mA關(guān)閉0mA工作模式工作模式-近似電流值近似電流值 任務(wù)相關(guān)資源與模式近似電流（mA）T

18、ARAXCOREADCCC2420濕度傳感器溫度傳感器計(jì)算工作關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉3發(fā)送工作關(guān)閉發(fā)送關(guān)閉關(guān)閉21接收工作關(guān)閉接收關(guān)閉關(guān)閉23濕度睡眠工作關(guān)閉工作關(guān)閉48溫度睡眠工作關(guān)閉關(guān)閉工作18空閑睡眠關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉0任務(wù)任務(wù)-放電電流分析放電電流分析 基于電池模型的基于電池模型的低能耗任務(wù)調(diào)度算法低能耗任務(wù)調(diào)度算法n 高級(jí)電池模型高級(jí)電池模型 電池的電荷總?cè)萘浚▎挝粸閹?kù)侖）電池的電荷總?cè)萘浚▎挝粸閹?kù)侖） 與電池的擴(kuò)散率相關(guān)，描述電池非線性特性與電池的擴(kuò)散率相關(guān)，描述電池非線性特性 表示時(shí)變電流，表示時(shí)變電流， L 表示電池壽命。表示電池壽命。 m 為影響因子。為影響因子。deidimLmLL

19、100(2)(2)(2)(i（1）基于電池模型的基于電池模型的低能耗任務(wù)調(diào)度算法低能耗任務(wù)調(diào)度算法n 代價(jià)函數(shù)代價(jià)函數(shù)l 定義執(zhí)行時(shí)間為定義執(zhí)行時(shí)間為T(mén)的任務(wù)所消耗能量的代價(jià)函數(shù)的任務(wù)所消耗能量的代價(jià)函數(shù)l 電池壽命最大化與任務(wù)能耗最小化為等價(jià)命題電池壽命最大化與任務(wù)能耗最小化為等價(jià)命題101),(NkkkkttTFI)(i表示完成任務(wù)所消耗的電荷能量，采取分段取常數(shù)的方法近似代替。Q表示電池的剩余能量（2）低能耗任務(wù)調(diào)度算法分析低能耗任務(wù)調(diào)度算法分析l 每幀任務(wù)按任務(wù)到達(dá)時(shí)刻排序每幀任務(wù)按任務(wù)到達(dá)時(shí)刻排序l 每幀任務(wù)按放電電流遞增排列每幀任務(wù)按放電電流遞增排列 l 每幀按任務(wù)放電流非遞增排列

20、每幀按任務(wù)放電流非遞增排列 2003004005006000電流(mA)50205100超周期=600ms2003004005006000超周期=600ms電流(mA)502051001002003004005000超周期=600ms電流(mA)50205任務(wù)調(diào)度方法一個(gè)超周期消耗電荷（庫(kù)倫）雜序28.5217升序29.0339非升序28.0749由公式（2）算出三種調(diào)度方法在一個(gè)超周期內(nèi)所消耗的電荷 對(duì)于周期任務(wù)集，在幀內(nèi)按照任務(wù)放電電流非升序排列進(jìn)行調(diào)度，可降低任務(wù)消耗的能量，延長(zhǎng)電池壽命。 低能耗任務(wù)調(diào)度算法結(jié)論低能耗任務(wù)調(diào)度算法結(jié)論幀/最小周期（比值）IIIIII一個(gè)超周期消耗電荷（庫(kù)

21、倫）128.0749228.17351.2412e+003220.3501141.8187763.4793319.2398126.2109647.2104610.33569.08504.1831n不同周期任務(wù)集的調(diào)度結(jié)果不同周期任務(wù)集的調(diào)度結(jié)果 n由于電池的非線性特性：由于電池的非線性特性： 對(duì)于同一任務(wù)集，幀的取值越大能量消耗越小。對(duì)于同一任務(wù)集，幀的取值越大能量消耗越小。 當(dāng)幀等于超周期時(shí)，周期越大能耗反而越小。當(dāng)幀等于超周期時(shí)，周期越大能耗反而越小。 此外周期越大能量消耗越大。此外周期越大能量消耗越大。節(jié)點(diǎn)監(jiān)控界面節(jié)點(diǎn)監(jiān)控界面n監(jiān)控中心界面監(jiān)控中心界面節(jié)點(diǎn)監(jiān)控界面節(jié)點(diǎn)監(jiān)控界面n監(jiān)控中心界面