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无线传感器网络查询QoS机制研究

作　者: 包向信
导　师: 杨晓春
学　校: 东北大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 无线传感器网络 QoS 评价模型 动态调整 QoS数据转发 能量有效
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


无线传感器网络应用中,QoS保证是一个关键问题。有效评估查询质量是查询优化的必要前提。大部分技术主要以能量有效性作为查询优化评价指标,导致用户的查询请求不能得到很好地满足。本文针对传感器网络查询QoS评价和查询结果返回过程中QoS保证问题进行了重点研究。本文首先提出一种查询QoS评价方法。在分析无线传感器网络中查询QOS需求的基础上,对主要的查询需求进行定量分析,建立QoS评价模型。该模型可以简单、有效的描述传感器网络中多种查询QoS需求。另外,基于传感器网络动态特性,提出一种评价指标权值动态调整技术,并给出基于QoS的查询优化例子,用来说明本文所建模型的实用性。为了保证查询结果传输过程中的QoS,本文提出一种支持QoS的能量有效数据转发机制——ERSPEED。ERSPEED主要提供两方面的概率QoS保障：实时性和可靠性。ERSPEED首先将数据分为紧急和非紧急两类,并对两类数据采用不同的处理策略,以便提供更好的服务区分。ERSPEED主旨在保证QoS的前提下提供更好的能量有效性。在实时性保证方面,ERSPEED利用本文提出的代价模型选择下一跳节点。该代价模型既考虑转发速率,又考虑转发过程中能量消耗,因此能够提供整个网络范围的能量有效性。在可靠性方面结合多路径转发和丢失重传机制,在满足数据包QoS需求的同时考虑能量有效性。ERSPEED提供的是一种基于本地信息的处理策略,这使得ERSPEED更能够适用于大规模、密集布置且动态变化的传感器网络环境。最后通过实验证明,本文提出的查询QoS评价方法能够很好的体现传感器网络特性,有效的评价传感器网络查询质量；ERSPEED协议能够提供概率QoS保证的同时,有效节省网络能量消耗。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-21
  1.1 无线传感器网络概述  11-15
    1.1.1 无线传感器网络的基本特点  12-13
    1.1.2 无线传感器网络的关键技术  13-14
    1.1.3 无线传感网络性能评价  14-15
  1.2 问题的提出  15-17
  1.3 本文工作  17-19
  1.4 组织结构  19-21
第2章 相关工作  21-31
  2.1 无线传感器网络QoS机制分析  21-24
    2.1.1 无线传感器网络QoS需求  21-22
    2.1.2 与现有网络QoS的区别  22-23
    2.1.3 无线传感器网络QoS研究面临的问题  23-24
  2.2 查询QoS评价  24-25
  2.3 QoS路由机制  25-28
    2.3.1 SAR算法  25
    2.3.2 EQR算法  25-26
    2.3.3 SPEED和MMSPEED算法  26-28
  2.4 其他QoS保证机制  28-29
  2.5 本章小结  29-31
第3章 查询QoS评价方法  31-41
  3.1 查询QoS评价指标  31-35
    3.1.1 查询QoS需求分析  31-32
    3.1.2 评价指标评估  32-35
  3.2 QoS评价模型  35-36
  3.3 动态调整技术  36-38
    3.3.1 动态调整QoS权值向量w  37-38
    3.3.2 上下限动态调整  38
  3.4 基于QoS的查询优化问题  38-40
    3.4.1 数学模型  38-39
    3.4.2 优化举例  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第4章 支持QoS的能量有效数据转发机制  41-53
  4.1 假设和框架  41-43
    4.1.1 基本假设和定义  41-42
    4.1.2 ERSPEED框架  42-43
  4.2 ERSPEED工作原理  43-51
    4.2.1 实时性保证  43-45
    4.2.2 可靠性保证  45-48
    4.2.3 减少和均衡能量消耗  48-50
    4.2.4 综合考虑时效性、可靠性和能量有效性  50-51
  4.3 本章小结  51-53
第5章 实验与分析  53-67
  5.1 查询QoS模型合理性验证  53-58
    5.1.1 评价指标上下限约束对查询QoS的影响  54-55
    5.1.2 评价指标权值对查询QoS的影响  55-56
    5.1.3 QoS权值动态调整  56-57
    5.1.4 评价指标上下限动态调整  57-58
  5.2 ERSPEED有效性验证  58-65
    5.2.1 实验参数估计方法和实验设置  58-60
    5.2.2 不同截止期需求下的能量效率  60-62
    5.2.3 不同可靠性需求下的能量效率  62-63
    5.2.4 服务区分  63-64
    5.2.5 可扩展性分析  64-65
  5.3 本章小结  65-67
第6章 结论  67-69
参考文献  69-75
致谢  75-77
攻硕期间参加的项目及发表的论文  77

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 传感器的应用
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