密集型无线传感器网络跨层通信协议的研究

发布时间：2017-04-08 19:29

  本文关键词：密集型无线传感器网络跨层通信协议的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技、微电子产业、计算机技术的不断进步,无线传感器网络得到了快速的发展。密集型的无线传感器网络由于节点间竞争和冲突较大,带来了诸多问题,使得网络的整体性能变得很差。本文采用跨层的通信协议,多层结合处理,针对竞争冲突大、网络吞吐量低、通信时延长等问题进行研究,主要研究内容有:1.在密集型无线传感器网中,节点之间竞争和冲突特别大。导致传输时延长,吞吐量低,能量消耗大。针对以上问题,本文使用Multi-Radio Multi-Channel的无线传感器网络,并且采用k元n立方体拓扑结构的网络模型来进行解决。首先,进行分布式的计算,构建这一网络模型。接下来,进行节点的信道分配。最后,在数据传输时使用维序路由策略。实验结果表明本章提出的一套方法能够有效地减低网络冲突、增加吞吐量、减少时延、降低节点的能量消耗。2.研究密集型网络中基于虚拟网络的路由策略,首先采用k-means算法对网络进行划分成簇,并采用顶点着色的方法对各个簇进行信道分配。接着采用基于虚拟网络的资源分配方法,选择邻居簇负载最小的且距离目的节点更近的簇作为路由路径。实验结果表明通过这样的策略不但可以使网络负载平衡,也同时提高了数据传输的速率,获得利益近似最大化。3.针对无线传感器网络中节点密集的情况,提出了一个功率可调节的跨层网络策略。节点使用不同的发射功率,且使节点有事先规定数量的邻居节点,其中邻居节点数即为节点度。这样保证网络的连通性,又能有效地降低节点间的竞争冲突。将网络中的节点按照层次划分,选择最小传输功率的上层节点做为父亲节点来构造路由树,计算出节点的候选父亲节点集,在父亲节点失效的情况下,选择候选集中节点传输来解决问题。实验结果表明通过这样的策略来提高网络的吞吐量,提高数据传输的速率。
【关键词】：无线传感器网络 路由策略 信道分配 功率调节 吞吐量
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN915.04
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 无线传感器网络概述9-12
• 1.1.1 无线传感器网络的概念9-10
• 1.1.2 无线传感器网络的特点10-11
• 1.1.3 无线传感器网络的应用11-12
• 1.1.4 无线传感器网络的发展与现状12
• 1.2 无线传感器网络相关协议的研究进展12-18
• 1.2.1 密集型网络通信协议12-13
• 1.2.2 信道分配协议13-15
• 1.2.3 路由协议15-16
• 1.2.4 拓扑控制协议16
• 1.2.5 跨层协议16-18
• 1.3 本文主要研究工作18-19
• 1.3.1 研究背景与动机18
• 1.3.2 主要研究内容与成果18-19
• 1.4 本文章节安排19-20
• 第2章 MR-MC无线传感器网络中信道分配和路由策略的研究20-41
• 2.1 引言20
• 2.2 系统模型及问题定义20-23
• 2.2.1 系统模型20-22
• 2.2.2 问题定义22-23
• 2.3 立方体拓扑结构建立23-28
• 2.3.1 拓扑结构初始建立23-26
• 2.3.2 拓扑结构完整建立26-28
• 2.4 信道分配策略28-32
• 2.4.1 信道分配算法28-30
• 2.4.2 信道分配举例30-32
• 2.5 路由策略32-34
• 2.5.1 路由算法32-33
• 2.5.2 路由举例33-34
• 2.6 仿真实验与性能评估34-40
• 2.6.1 信道分配策略比较35-37
• 2.6.2 路由策略比较37-40
• 2.7 本章小结40-41
• 第3章 无线传感器网路中基于虚拟网络的路由策略研究41-55
• 3.1 引言41-42
• 3.2 系统模型及问题定义42-45
• 3.2.1 系统模型42-44
• 3.2.2 问题定义44-45
• 3.3 网络分簇及信道分配45-49
• 3.3.1 网络分簇45-46
• 3.3.2 信道分配46-49
• 3.4 基于虚拟网络链路分配的路由策略49-51
• 3.4.1 簇内负载49-50
• 3.4.2 基于链路分配的路由策略50-51
• 3.5 实验结果与分析51-54
• 3.5.1 节点数变化52-53
• 3.5.2 网络簇数变化53-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第4章 功率可调节的无线传感器网路中基于节点度的跨层网络协议55-75
• 4.1 引言55-57
• 4.2 系统模型及问题定义57-61
• 4.2.1 系统模型57-59
• 4.2.2 问题定义59-61
• 4.3 基于节点度的邻居选择策略61-66
• 4.3.1 基于节点度的邻居选择算法61-63
• 4.3.2 基于节点度的邻居选择实例63-66
• 4.4 基于节点层次的路由树生成策略66-70
• 4.4.1 节点层次划分66-68
• 4.4.2 基于节点层次的路由树生成策略68-70
• 4.5 实验结果与分析70-74
• 4.5.1 节点数变化70-71
• 4.5.2 节点度变化71-72
• 4.5.3 传输距离变化72-74
• 4.6 本章小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-82
• 致谢82-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加的科研项目83-84

  本文关键词：密集型无线传感器网络跨层通信协议的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：293554