中文摘要：

睡眠调度是无线传感网节能的重要技术，也是无线传感网的一个发展方向。但是，大多已有睡眠调度技术局限于低占空比媒质接入，着重节能，很少考虑传感网应用需求的多样性，这大大制约了这类技术的广泛应用。本项目综合考虑无线传感网低耗节能和应用服务质量两大目标，开展低占空比无线传感网睡眠调度与路由选择算法设计与联合优化研究，主要研究内容涵盖以下两个方面无线传感网睡眠调度技术设计及其优化，包括基于多权值优化、移动接入、感知质量、能量采集等多样性因素的联合睡眠调度分配技术及其优化；基于随机调度的无线传感网路由协议设计与优化，包括基于随机调度的服务质量路由、结合随机调度和位置信息的高效路由、结合随机调度和多信道的时空频三维路由、基于随机调度和协同感知的智能体路由。在此基础上，设计新颖、高效、可扩展睡眠调度技术与路由选择算法，优化网络资源利用、延长网络寿命的同时，提升应用服务质量。

结论摘要：

睡眠调度可以有效降低无线传感器节点能耗，延长无线传感网寿命，是无线传感网协议设计与优化的一个重要研究方向。课题组在国家自然科学基金面上项目（课题号61173158）资助下，以低耗自组和服务质量为目标，围绕传感网路由、数据采集、传输调度、网络编码等方面展开研究，取得了系列研究成果，共发表无线传感网著作1部、SCI收录的国际期刊24篇（其中IEEE期刊9篇，包括IEEE Trans. ToN/TC/T-MM和IEEE JSAC/IoT/ComMag等）、国际会议18篇，申请国家发明专利3项。主要成果如下 1) 睡眠调度与路由提出了一种结合梯度差和伪随机休眠的逐跳多路由协议和延时可控的逐跳路由协议，在有效控制投递延迟基础上，大大降低了端到端投递能耗，设计了基于速率适配的自适应精度调整协议和基于压缩感知的休眠调度机制，在保持数据精度的同时，可以有效利用网络资源。 2) 背压传输调度:基于虚梯度的背压式路由与调度算法，在保持吞吐量最优特性的同时，大大降低了分组投递延迟；提出了基于背压式多副本分发的容迟转发机制，显著提升了分组投递成功率。 3) 移动数据采集: 设计了一种基于数据驱动的移动传感网路由协议，在保持高分组投递率的同时，显著降低了路由学习开销；提出了基于互信息的移动汇聚节点调度算法，结合感知数据空间相关特性，可使总数据误差最小化。 4) 无线网络编码机制: 提出了基于地理位置的多阶邻居节点协助的逐跳反应式编码感知路由协议，提升了编码效率；提出了结合发射功率、传输速率和编码增益的低复杂度集中式算法和高效的局部算法。 5) 服务质量路由: 创新性地提出了基于双方向搜索和超级边的基于多约束条件的无状态高效服务质量路由的全新框架和高效算法，实现了无状态路由，该算法在搜索成功率和平均路径代价方面具有明显优势。 6) 输入队列调度: 基于截止期限保障的输入队列分组调度是分组网络服务质量保障的一个基础性问题，也是一个历史性难题。针对这一难题，提出了低复杂度近似算法（近似比为2）。仿真结果显示，该算法的调度成功率和丢包率性能远优于所有已知同类算法。 7) 流媒体系统算法设计与建模: 首次建模刻画了P2P直播系统中用户参数和系统参数间的关系，推导了系统能够承受的Flash Crowd最大强度；提出了基于相关窗口的P2P系统全新信令信息压缩框架和解决方案，压缩效率可达96.6%。