中文摘要：

面向军事应用、环境监测等无线传感器网络实际应用环境，建立适用于无线传感器网络环境的端到端混合任务实时调度模型，支持非周期性硬实时任务、周期性硬实时任务，周期性软实时任务和非实时任务并存的实时任务集的调度；将能量高效的分布式实时调度问题规约为可调度前提下的全局效用最大化的优化问题，基于提出的调度模型研究能量高效的分布式实时任务调度算法及其可调度性分析算法；并在此基础上进一步研究以网络寿命最大化为目标的实时子任务分配问题，从而提出能量有效的实时路由协议，结合无线传感器网络协议栈实现机制和端到端混合任务实时调度模型及其算法，提出针对实时应用需求的无线传感器网络跨层联合优化机制。

结论摘要：

军事应用、环境监测等无线传感器网络典型应用场景中，往往同时部署着多种应用，其中既包括实时应用、也包括非实时应用，如何在能量和资源有限、通信能力弱且不可靠的无线传感器网络中，得到尽可能小的实时报文丢失率，和尽可能高的非实时报文吞吐率，成为网络协议设计者的一大挑战。为此，本项目一方面从提升能量效率出发，研究针对混合任务的实时无线传感器网络节点转发策略和路由协议；另一方面，通过引入移动节点，增强网络连通性和报文传输能力。此外，本项目将研究背景从无线传感器网络扩展至机会网络中，针对机会网络中有不同QoS要求的混合任务研究与之相适应的路由机制和策略。提出了一种基于反馈的无效报文丢弃策略FBTPD（Feedback-based Timeout Packet Dropping Strategy），通过在数据报文中捎带时戳，宿节点可收集节点的历史传送时间信息，据此估算某节点到宿节点的报文传送时间，并将该估算值通过反馈报文通知该节点，节点根据该估算值丢弃即将超时的实时报文。该方法相对其他方法可丢弃更多的无效实时报文，并显著提高非实时报文的吞吐量，从而有效提高混合任务实时无线传感器网络的资源利用率。提出了一种能量感知的路由协议EARRT（Energy Aware Routing in Real-Time Wireless Sensor Networks），通过设计转发权值计算公式，并提出按概率转发的策略与节能的概率丢包策略，有效降低了实时报文丢失率，提高了能量效率。面向混合任务环境，引入可移动的传感器节点，提出了基于遗传算法的多移动节点路径规划算法，并提出相应的实时无线传感器路由协议MRT（Mobility-based Real-Time Protocol），利用可移动节点灵活可控的特点及其资源优势，改善网络传输的质量。在混合任务的环境下，MRT路由协议能够有效地提高实时报文的传输成功率和非实时报文的吞吐量，同时提升网络的能量效率。针对机会网络中存在具有不同服务质量要求的混合任务的应用场景，提出了混合任务机会网络节点调度算法和混合任务机会网络路由协议，在缓存空间受限情况下，能在保持普通消息传输率的基础上提高紧急消息的传输率。