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基于节点动态优先级的无线传感器网络拥塞控制

作　者: 梁磊
导　师: 蒋海峰
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: WSN 拥塞 优先级 速率
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 28次
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内容摘要


无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)是一种近距离通信网络,是现阶段发展最快、最有前景的技术之一,然而由于其一些固有特性,如多跳、汇聚的通信方式,以及WSN节点本身的计算能力、能量、通信能力的限制,致使WSN很容易发生通信拥塞。目前WSN拥塞控制方面也已经取得了很多的研究成果,但是这些研究还不完善,特别是在拥塞控制的能量友好和对拥塞的预判方面还有较大的不足。本文在前人研究的基础上,对拥塞控制技术的几个方面进行了研究,具体工作如下：(1)综合分析和比较了基于缓存队列长度的拥塞检测方法能耗低以及基于缓存队列变化率拥塞检测方法准确性高的优点,将这两种检测方法结合起来用于WSN的拥塞检测。只有当缓存队列长度超过某个阀值时,才启动基于缓存变化率的检测方法对拥塞发生情况进行准确判断,能够达到准确性和节能性兼备的效果。(2)针对现有的一些拥塞控制算法在拥塞预判方面的不足,本文提出了一种MAC层的基于节点动态优先级拥塞控制机制NDPCC。 NDPCC不依赖于拥塞检测,始终遵循着给最容易发生拥塞的节点赋予最高的数据发送优先级的原则,从协议栈启动就开始运行着,能够对拥塞进行预判并处理。(3)对于超出NDPCC处理能力的持续网络拥塞问题,本文提出了将NDPCC与速率控制相结合的方法。没发生拥塞时,采用NDPCC对网络中的流量不断的调整,进行拥塞预防；一旦发生拥塞,则立即启动速率控制,通过对源节点的速率调整从而消除拥塞。最后在NS2上对上述的算法进行实现和仿真,并且将其与使用CODA算法以及不使用任何拥塞控制的两种仿真结果进行对比,验证了NDPCC算法在拥塞控制中减小丢包率,降低延迟以及提高网络吞吐量方面的性能。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-15
  1.1 课题研究的背景和意义  7-8
  1.2 WSN拥塞控制研究现状  8-12
    1.2.1 拥塞检测方法研究现状  8-10
    1.2.2 拥塞处理算法研究现状  10-12
  1.3 本文主要工作  12-13
  1.4 文章结构  13-15
2 WSN及其拥塞问题  15-31
  2.1 WSN的概念  15
  2.2 WSN的发展历程  15-16
  2.3 WSN的结构  16-18
    2.3.1 网络结构  16-18
    2.3.2 协议的结构  18
  2.4 WSN的特点  18-19
  2.5 WSN的优势  19-20
  2.6 WSN与AdHoc网络的异同点  20-22
  2.7 WSN的应用领域  22
  2.8 WSN研究难点以及问题  22-23
  2.9 WSN拥塞问题描述  23-24
  2.10 WSN拥塞的原因  24-26
  2.11 WSN的拥塞控制的难点  26-27
  2.12 几种典型拥塞控制算法分析  27-31
    2.12.1 CODA  27-28
    2.12.2 ESRT  28-29
    2.12.3 自适应的资源控制  29
    2.12.4 Fusion  29-31
3 节点动态优先级拥塞控制算法  31-51
  3.1 问题提出  31-34
  3.2 WSN的MAC层机制  34-38
    3.2.1 帧间距  35
    3.2.2 载波侦听  35-37
    3.2.3 随机回退  37-38
  3.3 算法的具体描述  38-49
    3.3.1 拥塞检测  39-42
    3.3.2 拥塞反馈  42-43
    3.3.3 节点动态优先级动态调整  43-47
    3.3.4 速率控制  47-49
  3.4 本章小结  49-51
4 算法仿真和分析  51-63
  4.1 几种WSN仿真工具的介绍  51-52
    4.1.1 OPNET Modeler  51
    4.1.2 NS2  51-52
    4.1.3 Matlab  52
    4.1.4 OMNeT++  52
  4.2 仿真工具NS2的介绍  52-55
    4.2.1 NS2基本架构  52-53
    4.2.2 NS2的分裂对象  53
    4.2.3 NS2中无线节点的模型  53-54
    4.2.4 NS2的安装  54-55
  4.3 结果及分析  55-61
    4.3.1 稀疏分布汇聚特性的网络  55-58
    4.3.2 密集分布事件驱动的网络  58-61
  4.4 本章小结  61-63
5 总结与展望  63-65
  5.1 总结  63
  5.2 展望  63-65
致谢  65-67
参考文献  67-70

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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