Relay组网中Relay节点选择算法研究与组网平台的实现

发布时间：2017-07-18 16:05

  本文关键词：Relay组网中Relay节点选择算法研究与组网平台的实现

  更多相关文章： 低功耗 Relay节点 休眠 覆盖能耗 切换机制

【摘要】：随着物理世界对联网的需求越来越大,物联网呈现出巨大的发展前景,适用于物联网的无线局域网也越来越趋向于大规模、高密度部署,即要求支持更多用户节点和更大覆盖范围。在低频段低功耗无线局域网中,为了实现大规模用户节点部署和大范围覆盖,采用了基于Relay的多跳组网模式。该组网模式将大规模节点分别归属于不同的Relay节点管理,在每个Relay内部使用不同的信道来减少节点之间的冲突;同时,通过Relay节点转发机制将一次长距离传输改成两次短距离传输,降低各节点的发射功率。但是,由于很多节点之间数据的交互是周期性进行的,同时开启大量Relay节点可能会导致很多Relay节点频繁地处于空闲状态,而节点在处于空闲状态也要消耗相当大的能量,这势必造成了不必要的能量浪费。针对能耗问题,本文提出了一种基于覆盖控制的Relay节点选择算法。首先以节点部署相关理论为基础,通过粗选和精选确定备选的Relay节点组;然后搭建仿真模型,通过Matlab仿真,综合比较了每组Relay节点的覆盖率、休眠率和覆盖能耗,确定最终开启的Relay节点的位置和数量。通过此算法,可以有效地调节Relay节点的数量,在满足一定覆盖要求前提下,减少开启的Relay节点个数,让一部分Relay节点进入休眠状态,从而降低能耗。为了验证多跳组网的性能,我们搭建了基于Linux的演示验证平台,设计了节点的自适应性切换机制:节点可根据当前的链路质量,在直联模式(直接与接入点关联)和Relay组网模式下自适应性切换,从吞吐量、时延和丢包率三个方面验证了自适应性切换机制的优势。另外,在符合验证要求的前提下,我们在平台中采用了虚拟用户、虚拟小区来模拟大规模节点,降低了平台的搭建成本。
【关键词】：低功耗 Relay节点 休眠 覆盖能耗 切换机制
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP391.44
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 论文的研究背景15
• 1.2 物联网的研究现状15-19
• 1.2.1 物联网的概念15-17
• 1.2.2 物联网的研究现状17-19
• 1.3 物联网的无线接入技术19-21
• 1.4 论文的研究意义21-22
• 1.5 论文的主要工作及内容安排22-25
• 第二章 基于Relay的组网技术25-35
• 2.1 组网场景问题分析25-28
• 2.1.2 超长传输距离导致能耗增大25-26
• 2.1.3 用户密集型部署带来的挑战26-28
• 2.2 基于Relay的组网方案28-33
• 2.2.2 Relay功能实体30-31
• 2.2.3 Relay组网的优势及举例31-33
• 2.3 本章小结33-35
• 第三章 基于覆盖控制的Relay节点选择算法35-59
• 3.1 无线传感网络覆盖控制问题的提出35-36
• 3.2 基于覆盖控制节点选择研究现状36-37
• 3.3 覆盖性能指标37-39
• 3.4 覆盖模型的建立39-42
• 3.5 基于覆盖控制的Relay节点选择算法42-48
• 3.6 基于覆盖控制的Relay节点选择算法仿真分析48-57
• 3.6.1 仿真参数设定48
• 3.6.2 仿真结果与分析48-52
• 3.6.3 算法的详细实现举例52-57
• 3.7 本章小结57-59
• 第四章 基于Relay组网方案的仿真平台的设计与实现59-77
• 4.1 平台的基本架构59-64
• 4.1.1 平台的具体环境介绍59-60
• 4.1.2 平台的拓扑以及具体构成60-64
• 4.2 平台方案的具体实现64-67
• 4.2.1 协议的一致性分析64-65
• 4.2.2 虚拟节点的设计65-66
• 4.2.3 时延和吞吐量的测量66-67
• 4.3 节点的自适应性切换机制的实现67-76
• 4.3.1 几类节点的平台演示67-69
• 4.3.2 节点的自适应性切换机制69-74
• 4.3.3 Relay组网性能的验证74-76
• 4.4 本章小结76-77
• 第五章 全文总结77-79
• 5.1 全文总结77
• 5.2 研究展望77-79
• 参考文献79-81
• 致谢81-83
• 作者简介83-84

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本文编号：558528