阈值敏感的传感器网络动态响应机制研究

发布时间：2017-09-28 07:12

  本文关键词：阈值敏感的传感器网络动态响应机制研究

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【摘要】：近年来,嵌入式技术和传感器技术的迅速进步,使得无线传感器网络取得了快速发展,被广大的研究者研究,并得到了愈加广泛的应用。无线传感器网络具有部署方便、自动组网、不依赖地面基设等优点,可应用在如大坝监测、森林监测等多种场景中。目前在这些应用中无线传感器网络通常只是保持对周围环境的持续感知和收集数据,当监测区域中如发生大坝渗水、森林着火等突发事件时,缺少相应的响应机制。而发生这些突发事件时,要求传感器节点做出动态响应,如加快发送频率以及时反映环境变化具有很大的应用价值。因此在无线传感器网络中提供这样的动态响应机制具有重大研究意义。本文提出传感器网络动态响应机制,其主要工作和研究成果如下：(1)从多角度研究比较目前无线传感网中的多种路由协议,综合考虑优缺点,由于汇聚树协议性能突出,选定其作为基础研究协议。在汇聚树协议中设计并加入了动态响应机制,使得网络中的节点能够根据监测区域环境的变化动态调整发送频率和路由选择策略,及时反映环境变化。(2)在汇聚树协议基础上设计加入了感知数据阈值敏感动态响应机制,设计出了新协议,其组织形成的网络中节点既可以在正常环境下保持周期性的监测环境,又可以当环境发生急剧变化时做出及时的响应,响应动作包括两个方面：动态调整节点发送数据频率和路由选择策略。(3)在设计出的新协议基础上,进一步提出了能量阈值敏感节点发送频率动态响应机制,让监测到突发事件并处于最快发送状态的节点对能量变化敏感,让这些节点中有一部分回到慢发送状态,节约一定能量,防止该区域节点的全部提前死亡。
【关键词】：无线传感器网络 汇聚树协议 动态响应 突发事件 阈值敏感
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题来源9
• 1.2 研究背景9-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.4 研究目的和意义14
• 1.5 主要工作及论文组织结构14-15
• 1.6 本章小结15-16
• 第二章 无线传感器网络概述16-32
• 2.1 无线传感器网络体系结构16-20
• 2.1.1 无线传感器网络结构16-17
• 2.1.2 传感器节点17-18
• 2.1.3 无线传感器网络协议层级结构18-20
• 2.2 无线传感器网络特征20-22
• 2.3 无线传感器网络协议22-25
• 2.3.1 路由协议设计因素考量22-23
• 2.3.2 路由协议的分类23-25
• 2.4 CTP协议25-31
• 2.4.1 CTP协议的概述26-27
• 2.4.2 CTP协议抑制路由循环和包重复问题机制27-28
• 2.4.3 CTP协议总架构28
• 2.4.4 链路质量估计器28-29
• 2.4.5 路由引擎29-30
• 2.4.6 转发引擎30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 基于CTP的感知数据阈值敏感动态响应机制研究32-48
• 3.1 引言32-35
• 3.1.1 主动式网络协议和反应式网络协议缺陷和解决方案33-35
• 3.2 相关工作35-37
• 3.2.1 主动式网络协议35-36
• 3.2.2 反应式网络协议36
• 3.2.3 动态的传输频率36-37
• 3.2.4 动态路由37
• 3.3 TDRHN协议的设计37-41
• 3.3.1 设计目标和挑战37-38
• 3.3.2 整体架构38
• 3.3.3 混合网络协议38-39
• 3.3.4 动态传输频率39-40
• 3.3.5 动态路由选择策略40-41
• 3.4 实验结果与分析41-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 基于TDRHN的能量阈值敏感节点发送频率动态响应机制研究48-65
• 4.1 引言48-50
• 4.1.1 大量处于最快发送状态节点导致能耗严重问题及解决方案49-50
• 4.2 SPIN协议的三次握手机制50-53
• 4.3 利用三次握手机制改进TDRHN协议53-60
• 4.3.1 设计目标和挑战53-54
• 4.3.2 三次握手机制过程中的交互消息54
• 4.3.3 变量和阈值的设定54-55
• 4.3.4 节点传输成本的计算55-56
• 4.3.5 能量阈值敏感节点发送频率动态响应机制56-60
• 4.4 实验结果与分析60-64
• 4.4.1 实验部署和平台60
• 4.4.2 实验中相关参数的设置60-61
• 4.4.3 结果与分析61-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 5.1 全文总结65-66
• 5.2 研究展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-74
• 作者简介74

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本文编号：934484