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传感器网络中多路径可靠路由协议研究

作　者: 张莉
导　师: 李金宝
学　校: 黑龙江大学
专　业: 软件工程
关键词: 无线传感器网络多路径路由数据拥塞流水线可靠性
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 36次
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内容摘要

随着科技的不断发展，以及无线传感器网络在军事、医疗、家庭方面的广泛应用，无线传感器网络成为科研人员的研究热点。由于路由协议在传感器网络发展中具有重要意义，因此如何使路由协议更加适应网络拓扑的变化，成为一项重要研究内容。本文研究无线传感器网络中多路径可靠路由协议。在源节点向目的节点发送数据的过程中，一旦出现转发节点失效或者数据拥塞的现象就会引起部分数据丢失，数据丢失将会给网络带来负面影响，进而降低网络性能。针对这种由于节点失效或者数据拥塞带来的数据丢失现象，本文首先提出桥链的概念，用以建立路径间的转移关系，进而使得数据可以通过桥链从一条路径转移到另外一条路径。然后，针对多条路径间的无线干扰，本文提出了一种新的干扰模型，将路径间的干扰转化成二部图模型。最后根据路径可靠度，本文提出一种多路径可靠路由协议MPRR，以确定最优路由。模拟实验及真实实验结果表明，MPRR在有效提高数据传输可靠性的同时，降低数据转移的代价。随后，本文将多路径路由与流水线机制相结合，提出一种基于流水线的多路径可靠路由协议。根据网络对能量及吞吐量的不同需求，提出三种建立路径关系的方法。利用流水线理论，指导数据在多条路径间的转移。模拟实验结果表明，将多路径与流水线机制相结合能够有效地处理数据拥塞，并且提高网络吞吐量。最后，本文针对实时监测网络吞吐量耗能较多，周期监测不能及时发现网络吞吐量下降的缺点，提出一种预测预约时间的方法。该方法以马尔科夫链为理论基础，动态地为流水线分配预约时间，克服实时监测以及周期监测的缺点。模拟实验结果表明，该预测方法与实时监测法相比能够明显地降低采样次数，与周期监测法相比能够显著提高网络吞吐量。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-18
  1.1 无线传感器网络概述  8-11
    1.1.1 无线传感器网络基础知识及相关背景  8-9
    1.1.2 无线传感器网络的结构  9-10
    1.1.3 无线传感器网络的特点  10-11
  1.3 本文研究课题  11-16
    1.3.1 单路径与多路径路由问题  11-13
    1.3.2 多路径路由的研究进展  13-16
  1.4 本文主要研究工作  16-17
    1.4.1 研究背景与动机  16
    1.4.2 主要研究内容与成果  16-17
  1.5 本文章节安排  17-18
第2章基于路径转移的多路径可靠路由协议研究  18-36
  2.1 引言  18-19
  2.2 系统模型  19-27
    2.2.1 桥链  19-21
    2.2.2 路径对可靠度  21-24
    2.2.3 干扰模型  24-27
  2.3 多路径可靠路由算法 MPRR  27-30
    2.3.1 路径对可靠度  27-28
    2.3.2 算法分析  28-30
  2.4 实验与结果分析  30-35
    2.4.1 基于真实传感器网络平台实验  30-33
    2.4.2 基于模拟传感器网络平台实验  33-35
  2.5 本章小结  35-36
第3章基于流水线的多路径可靠路由协议研究  36-60
  3.1 引言  36-37
  3.2 建立路径间关系  37-44
    3.2.1 节省能量模型  37-40
    3.2.2 增大吞吐量模型  40-42
    3.2.3 组合模型  42-44
  3.3 多路径与流水线间的转换  44-48
    3.3.1 预约表  45-46
    3.3.2 状态图  46-48
  3.4 流水线调度时间选取  48-54
    3.4.1 确定阈值  48-49
    3.4.2 流水线状态分类  49-51
    3.4.3 预测预约时间  51-53
    3.4.4 基于马尔科夫链的预测算法(MAPA)  53-54
  3.5 实验结果与分析  54-59
    3.5.1 周期监测方法  54-58
    3.5.2 预测时间方法  58-59
  3.6 本章小结  59-60
结论  60-62
参考文献  62-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间发表的学术论文  69

传感器网络中多路径可靠路由协议研究

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