事件驱动型无线传感器网络面向可靠传输的分簇路由研究

发布时间：2023-01-11 07:11

　　无线传感器网络由于低成本、自组织、大规模、易部署等优良特性使其在环境监测、精准农业、智慧医疗、智能交通、目标跟踪等众多领域有着广泛的应用。由于存在网络应用环境恶劣、监测数据量大、节点失效以及网络突发拥塞等原因,导致监测数据在网络中的传输可靠性得不到保证。本文以事件驱动型分簇结构的无线传感器网络为研究对象深入分析了影响数据传输可靠性的两类问题,即监测数据可靠上传和网络节点拥塞,并提出了相应解决方案。（1）针对采集数据上传可靠性问题,采用区分服务的思想,先区分出普通数据与紧急数据,对普通数据簇首将选取最优单条链路进行上传,对紧急数据则按照紧急程度的不同通过提高簇间传输链路的数量来保证其上传的可靠性。另外在划分数据阈值时采用k-means算法调整不同情景下的阈值设定,并提出了一种基于黎曼判决准则的紧急事件检测方法以实现监测事件的准确感知。（2）针对网络突发拥塞问题,首先建立GM（1,1）灰色模型分析流经各簇首的当前流量,预测簇首未来的拥塞程度,并在NSS采集方案下以调整簇内节点数据采集频率的方法减小簇首的数据传输压力,从而达到控制网络拥塞的目的。仿真实验表明,在数据可靠上传方面,当链路通信质... 

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 无线传感器网络概述
        1.2.1 无线传感器网络及其结构
        1.2.2 分簇路由协议
    1.3 WSNS可靠性的相关问题
        1.3.1 数据的可靠传输
        1.3.2 相关研究现状
    1.4 主要工作及创新点
    1.5 论文的组织结构
2 基于事件驱动网络的相关研究基础
    2.1 事件驱动型无线传感器网络
    2.2 网络体系结构
        2.2.2 网络的时隙分配
        2.2.3 传输能耗相关模型
        2.2.4 数据采集方案设计
        2.2.5 数据结构设计
    2.3 本章小结
3 采集数据的可靠传输
    3.1 QOS区分服务模型
    3.2 监测事件的感知
        3.2.1 紧急阈值的划分
        3.2.2 紧急事件的检验与判决
    3.3 多链路的传输设计
        3.3.2 簇首路由表路径排序
        3.3.3 数据的多路径传输
    3.4 本章小结
4 网络拥塞的预测与控制
    4.1 基于GM(1,1)的流量预测模型
    4.2 以簇为单位的流量控制
        4.2.1 网络流量的判断
        4.2.2 节点数据的变频采集
    4.3 本章小结
5 仿真实验与性能分析
    5.1 MATLAB实验设计
    5.2 数据可靠传输算法的仿真
        5.2.1 分簇结构网络的建立
        5.2.2 与LEACH协议的性能对比
    5.3 网络拥塞控制算法的仿真
        5.3.1 仿真环境设定
        5.3.2 GM(1,1)模型的预测性能
        5.3.3 网络拥塞控制效果
        5.3.4 拥塞控制算法间的性能对比
    5.4 本章小结
6 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于节点位置与剩余能量的LEACH协议优化[J]. 余成波,邓顺华,方军,余玉洁.  传感器与微系统. 2016(05)
[2]事件驱动型无线传感器网络最小时延路由协议[J]. 刘韬,李天瑞,谭颖.  传感器与微系统. 2015(03)
[3]灰色系统研究进展（2004—2014）[J]. 刘思峰,杨英杰.  南京航空航天大学学报. 2015(01)
[4]一种基于LEACH协议改进的簇间多跳路由协议[J]. 陈炳才,么华卓,杨明川,李宝君,赫凌超.  传感技术学报. 2014(03)
[5]GM（1,1）模型的几种基本形式及其适用范围研究[J]. 刘思峰,曾波,刘解放,谢乃明.  系统工程与电子技术. 2014(03)
[6]基于能量和距离的分区域选择簇首WSNs路由算法[J]. 刘永超,张月霞,缪旻.  传感器与微系统. 2015(01)
[7]无线传感器网络数据传输可靠性研究综述[J]. 朱晓娟,陆阳,邱述威,官骏鸣.  计算机科学. 2013(09)
[8]一种能耗均衡的WSN分簇路由协议[J]. 李建洲,王海涛,陶安.  传感技术学报. 2013(03)
[9]能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇路由协议[J]. 蒋畅江,石为人,唐贤伦,王平,向敏.  软件学报. 2012(05)
[10]无线传感器网络中一种ARMA流量预测的拥塞控制算法[J]. 段文轩,蒋文贤.  小型微型计算机系统. 2012(05)

硕士论文
[1]K-means聚类算法的研究[D]. 冯超.大连理工大学 2007



本文编号：3729633