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时延限制能量有效无线传感器网络路由协议研究

作　者: 王刚
导　师: 王长山
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 时延限制 数据融合 能量有效 服务质量
分类号: TN915.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


无线传感器网络是由部署在监测区域内大量能量有限的传感器节点组成。组成无线传感器网络的传感器节点协同工作,从监测区域内感知数据,并将数据传输到网关节点。无线传感器网络被广泛应用于环境监测、灾难管理、目标追踪等领域。组成传感器网络的传感器节点能量有限,且能量不可以重新补给,大多数无线传感器路由协议只是将能量有效作为目标,而没有考虑时延、吞吐等。本文从以下两个方面解决这一问题。1、随着无线传感器网络在实时系统中的应用,保持实时数据的传输时延成为新的无线传感器路由协议必须考虑的问题。本文提出了的应用于实时数据和非实时数据共存的无线传感器网络的DCEA-WFQ协议和DCEA-WFQ-AGG协议。DCEA-WFQ使用了基于加权公平队列包调度模型,使得实时数据和非实时数据的获取的服务得以区分。DCEA-WFQ协议在选择路径时同时考虑能量有效和实时数据的传输时延,使得实时数据的传输时延在限制的范围内。2、DCEA-WFQ-AGG协议在DCEA-WFQ协议的基础上,引入了考虑实时数据传输时延的数据融合策略。DCEA-WFQ-AGG协议选取源节点到目的节点跳数最多的能满足时延的路径为主干路径。其它源节点通过分支路径将数据传输至主干路径,数据包在主干路径合适的中转节点进行数据融合。这种数据融合策略不仅保证路由协议能量有效,而且使得实时数据的传输时延不会超过限定的值。仿真实验证明,DCEA-WFQ会大大降低实时数据的传输时延,满足应用的要求。DCEA-WFQ-AGG协议不仅可以满足实时数据传输时延要求,而且使得网络的能耗大大降低。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 无线传感器网络  7-8
  1.2 影响无线传感器网络设计的关键因素  8-10
    1.2.1 容错性  8
    1.2.2 可扩展性  8
    1.2.3 成本因素  8
    1.2.4 硬件约束  8-9
    1.2.5 环境因素  9-10
    1.2.6 能耗  10
  1.3 无线传感器网络的应用  10-11
    1.3.1 环境监测和灾难预报  10
    1.3.2 医疗和健康监测  10-11
    1.3.3 军事应用  11
    1.3.4 建筑状态监控  11
  1.4 无线传感器网络协议栈  11-13
  1.5 本文的研究工作  13
  1.6 论文的结构  13-15
第二章 无线传感器网络路由协议概述  15-19
  2.1 无线传感器网络路由协议的特点  15-17
    2.1.1 能量有效  15-17
    2.1.2 以数据为中心  17
    2.1.3 与具体的应用相关  17
  2.2 无线传感器网络设计的目标  17-19
第三章 经典的无线传感器网络路由协议  19-35
  3.1 以数据为中心的无线传感器网络路由协议  19-24
    3.1.1 洪泛协议  19-20
    3.1.2 流言协议  20-21
    3.1.3 基于信息协商的传感器协议  21-22
    3.1.4 直接扩散协议  22-23
    3.1.5 基于梯度的路由  23-24
  3.2 无线传感器网络分层路由  24-30
    3.2.1 Leach  25-26
    3.2.2 NCSH-Leach协议  26-30
  3.3 基于位置的无线传感器网络路由协议  30-35
    3.3.1 能量最省通信网络路由协议  30-31
    3.3.2 GAF  31-32
    3.3.3 地理信息能量感知路由协议  32-35
第四章 时延限制能量有效无线传感器路由协议  35-55
  4.1 DCEA节点间通信延迟的保证  35-39
    4.1.1 加权公平队列模型  35-37
    4.1.2 漏桶流量控制下WFQ队列模型的最大传输时延  37
    4.1.3 确定特定的传输路径是否满足传输时延限制的方法  37-38
    4.1.4 时延限制低能耗路径选取算法  38-39
  4.2 DCEA协议数据融合策略  39-44
    4.2.1 相关工作-无线传感器网络中的数据融合技术  40-41
    4.2.2 DCEA协议数据融合策略  41-44
  4.3 DCEA协议仿真结果分析  44-54
    4.3.1 仿真应用场景介绍  45
    4.3.2 仿真参数  45-46
    4.3.3 DCEA-WFQ协议统计参数  46
    4.3.4 DCEA-WFQ协议仿真结果分析  46-50
    4.3.5 DCEA-WFQ-AGG协议的仿真统计参数  50
    4.3.6 DCEA-WFQ-AGG协议的仿真结果分析  50-54
  4.4 结论  54-55
第五章 结束语  55-57
  5.1 本文的主要贡献  55
  5.2 研究前景  55-57
致谢  57-59
参考文献  59-65
在读研究成果  65

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信网 > 一般性问题 > 通信规程、通信协议
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