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系統識別號 U0002-1806200819142000
中文論文名稱 無線感測網路之改良式SAS睡眠機制
英文論文名稱 An Improved Stimulus-based Adaptive Sleeping Method for Wireless Sensor Networks
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 廖惠乾
研究生英文姓名 Hui-Chien Liao
學號 795410058
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-06-02
論文頁數 59頁
口試委員 指導教授-許輝煌
委員-陳朝欽
委員-廖弘源
委員-王英宏
中文關鍵字 無線感測網路  SAS睡眠機制  休眠時間  電力消耗  ISAS睡眠機制 
英文關鍵字 Wireless Sensor Network  Stimulus-based Adaptive Sleeping Method  Sleeping Time  Power Consumption  Improved Stimulus-based Adaptive Sleeping Method 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 由於科技的進步與快速地發展,無線感測網路被廣泛應用,尤其應用在監控環境狀態的無線感測網路,必須能夠長時間偵測並且收集與儲存分析來自環境中的變數資料,並將資料傳回至主機。但受限於無線感測網路都以無線微型網路,微小的硬體機體為主,微小的機體限制使得無線感測網路在電力資源上非常有限,故對電力消耗限制的要求是嚴謹且非常重要的事,這更加顯得如何有效的應用有限的電力是一個非常重要的議題。尤其應用在對容易造成重大傷害或重大污染的危險環境偵測與監控上,長時間監控且正確與及時的資料資訊傳送以利及時做出各種防治、應變甚至於以及時分析的資料進行救援的對策,使得災害能夠受到防治或達到降低傷害,更是無線感測網路監控這類容易造成重大傷害或重大污染的危險環境的重要且必備條件之一。要做到事件發生就能及時偵測到,且將資料能及時傳送,無線感測網路必需長時間處於工作狀態且迅速的傳送資料又能兼具節省電力,使無線感測網路的生命週期達到最長,這對無線感測網路設計與運作是一項非常艱鉅的挑戰。故精準、有效的睡眠機制是達成這項艱鉅任務的一種方法。
本論文提出一個時間校正機制,用以改善無線感測網路之SAS睡眠機制,控制無線模組休眠時間的精確性。
英文摘要 Due to the cost and size reasons of sensor node in wireless sensor network (WSN), the limitation of electric power resource is a main problem of WSN. Especial wireless sensor network apply to monitor difussion stimulus (DS). Thus, how to manage the power energy of sensor node is an important issue in WSN. The sleep mechanism is an effective and electric mechanism of management often use, it can effectively save the electricity and lengthen the wireless sensor network life cycle. Although SAS sleep mechanism of wireless sensor network save the electricity and lengthen the wireless sensor network life cycle, but because each node timer is inconsistent, so the sleep time possible error make detection delay. This thesis proposes a correcting mechanism, it is improvement SAS sleep mechanism of wireless sensor network and control the accuracy of sleep module. It can reduce detection delay through this sleep mechanism, and increase the wireless sensor network life cycle.
論文目次 第一章 緒論••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.1 前言•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.2 研究動機與目的•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.3 論文架構••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2
第二章 相關研究•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.1無線感測網路•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.1.1無線感測器網路簡介••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.1.2無線感測器硬體構造••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7
2.1.3無線感測器網路問題••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
2.2省電模式••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12
2.2.1如何達到較佳省電效能的相關研究••••••••••••••••••••••••••12
2.2.2無線網路工作站節省電力的相關研究•••••••••••••••••••••••15
第三章 改良式 SAS 睡眠機制••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••22
3.1在 Diffusion Stimulus 領域的無線感測網路••••••••••••••••••••••22
3.1.1 Diffusion Stimulus (DS)•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••22
3.1.2 Independent Sleeping (INS)••••••••••••••••••••••••••••••••••24
3.1.3 Blinded Conservative Sleeping (BCS)•••••••••••••••••••25
3.2 Stimulus-based Adaptive Sleeping (SAS) 的探討••••••••••••27
3.2.1 SAS 的休眠機制••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••27
3.2.2 SAS Flowchart••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••31
3.2.3 SAS 休眠機制的問題•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
3.3 Improved Stimulus-based Adaptive Sleeping (ISAS) 的探討•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
3.3.1 計時器調整之分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
3.3.2 Improved SAS 的休眠機制•••••••••••••••••••••••••••••••••••••35
3.3.3 Improved SAS Flowchart••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••36
3.3.4 Improved SAS 休眠機制省電原因••••••••••••••••••••••••••39
第四章 效能分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40
4.1 效能評估••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40
4.1.1 SAS 與 ISAS 電力消耗之比較一••••••••••••••••••••••••••40
4.1.2 SAS 與 ISAS 電力消耗之比較二••••••••••••••••••••••••••43
4.1.3 SAS 與 ISAS 電力消耗之比較三••••••••••••••••••••••••••45
第五章 結論及未來發展••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••47
5.1 結論•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••47
5.2 未來發展••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••48
參考文獻••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••49
附錄•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••53

圖目錄
圖2-1、一般感測器網路環境•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6
圖2-2、感測器硬體構造及功能••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7
圖2-3、IEEE 802.11 省電模式••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••19
圖3-1、Transition of SAS sensor state••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••29
圖3-2、 SAS Flowchart•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••31
圖3-3、Improved SAS Flowchart •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••36
圖4-1、SAS與ISAS在每秒風速0.25公尺電力消耗之比較(1)••••••••••41
圖4-2、SAS與ISAS在每秒風速0.25公尺電力消耗之比較(2)•••••••••••41
圖4-3、SAS與ISAS在每秒風速0.25公尺電力消耗之比較(3) ••••••••••42
圖4-4、SAS與ISAS在每秒風速0.5公尺電力消耗之比較(1)•••••••••••••43
圖4-5、SAS與ISAS在每秒風速0.5公尺電力消耗之比較(2)•••••••••••••44
圖4-6、SAS與ISAS在每秒風速0.5公尺電力消耗之比較(3)•••••••••••••44
圖4-7、SAS與ISAS在每秒風速1.5公尺電力消耗之比較(1)•••••••••••45
圖4-8、SAS與ISAS在每秒風速1.5公尺電力消耗之比較(2)•••••••••••46
圖4-9、SAS與ISAS在每秒風速1.5公尺電力消耗之比較(3)•••••••••••46
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