基于SINR模型的无线网络连通性问题研究

发布时间：2017-10-13 03:37

  本文关键词：基于SINR模型的无线网络连通性问题研究

  更多相关文章： 无线传感器网络 连通性 CSMA 染色 SINR 连通图

【摘要】：在有线和无线网络中,连通性是保证通信的最基本要求。与有线网络相比,无线网络节点分布的受到周围环境、自身节点的电量、及一些恶意的攻击或破坏的影响,从而使得其网络的连通性具有不确定性。因此,与有线网络相比对于无线网络的连通性研究更具有挑战性。因此在无线网络中,每个发送端的功率需要足够大,以至于在受到环境干扰和其它发送端干扰的同时,使离其最近的接收端能够接收到传输信号。在本文中,我们设置这样一个网络,其中所有节点伴随均匀独立同分布在一个网络区域内。当节点数趋于无穷时,节点发射功率在一个范围内能够使此网络保持渐近几乎必然连通。首先,要考虑到CSMA网络中在载波侦听阈值范围内的两个发送端不会同时活动,本文基于单信道的CSMA网络机制建立干扰模型。然后,我们通过网络拓扑和干扰模型计算出当节点趋于无穷时,发射端的发送功率在一个范围内能够使网络保持渐近几乎必然连通。由于在SINR模型下,我们要考虑在接收端的信号接收功率与其它同时发送的信号产生的干扰与环境噪声的总和。信号的强度随着发送端的距离增大而衰减,其由路径损耗指数a决定。当所有的传输端拥有相同的发送功率,在一维网格中(a(29)1)所需要的颜色数目是不变的。同样,在二维网格中(a(29)2)所需要的数目也是不变的。在CSMA无线网络中,在载波侦听范围cR内,由于干扰的存在不存在与正在发送消息的节点同时活动的节点。由此,在一维和二维网格划分中,载波侦听的范围大于或等于边颜色的数目时,即可以构成CSMA的强连通图从而保证CSMA网络的连通。在此基础上,我们分别得到在一维和二维网格下节点功率的一个上界分别为。经过大量相应的研究工作,我们主要取得了以下成果:在一个特定区域内拥有n个节点且均匀独立同分布的CSMA网络,当此网络保持渐进几乎必然连通时,传输功率P的一个取值范围。在此功率范围内,此网络能够保持渐近几乎必然连通。在利用染色实现链路形成一个连通图(节点对能够连通)时,建立SINR的强连通图用来研究颜色的数目。同时,我们表明如果在一维网格中a(29)1,在二维网格中a(29)2所需颜色的数目是恒定的。对于SINR模型下的CSMA网络,由于载波侦听距离cR的约束对于此网络的SINR图中相同颜色的节点对链路间的欧几里得距离大于或等于cR来保证节点对间的信息能够成功传输。这篇文章主要介绍了关于无线传感器网络的研究,网络连通的相关条件,连通时传感器节点的功率水平以及未来研究方向等。
【关键词】：无线传感器网络 连通性 CSMA 染色 SINR 连通图
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 无线传感器网络相关介绍8
• 1.2 无线传感器网络的相关问题8-9
• 1.2.1 调度问题8-9
• 1.2.2 数据聚合问题9
• 1.2.3 强连通的信道分配问题9
• 1.3 无线传感器网络的骨干结构9-10
• 1.4 无线传感器网络应用发展过程10
• 1.5 论文的组织结构10-12
• 第2章 无线传感器网络连通性基础12-21
• 2.1 无线传感器网络连通性研究现状12-14
• 2.2 网络模型14-16
• 2.3 连通性的相关问题16-20
• 2.3.1 最小信道分配问题16-17
• 2.3.2 二维网格网络中最小信道分配17-19
• 2.3.3 无线传感器网络连通的安全问题19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 基于CSMA的无线多跳网络连通性分析21-33
• 3.1 相关问题21-23
• 3.1.1 CSMA网络协议21-22
• 3.1.2 SINR模型22-23
• 3.2 系统模型23
• 3.3 CSMA网络连通的临界问题23-27
• 3.3.1 网络拓扑结构23-25
• 3.3.2 网络中节点的孤立问题25-26
• 3.3.3 节点受到的干扰存在一上界26-27
• 3.4 CSMA网络的连通27-29
• 3.4.1 CSMA网络连通的条件27-28
• 3.4.2 CSMA网络连通时节点的临界功率28-29
• 3.5 仿真结果与分析29-32
• 3.6 本章小结32-33
• 第4章 无线网络连通时节点的功率问题33-40
• 4.1 引言33-34
• 4.2 网络模型34
• 4.3 一维和二维网络连通图染色34-38
• 4.3.1 SINR连通图的定义34-35
• 4.3.2 一维网络SINR图染色35-36
• 4.3.3 二维网络SINR图染色36-38
• 4.4 一维与二维网络的连通38-39
• 4.5 本章小结39-40
• 第5章 总结与展望40-41
• 5.1 工作总结40
• 5.2 工作展望40-41
• 参考文献41-46
• 在校期间发表学术论文46-47
• 致谢47

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本文编号：1022646