无线传感器网络中高时效信息收集机制的研究
发布时间：2021-01-16 01:18
作为物联网感知层的核心技术之一,无线传感器网络（Wireless Sensor Net-work,WSN）被广泛地应用在工业生产、环境监测、智能家居以及智慧城市中,其市场份额呈现爆炸性的增长。据相关数据显示,2017年中国的无线传感器网络市场总额已超过446.7亿元。对于各类WSN应用而言,信息收集机制是至关重要的,它将直接影响应用的响应速度及相关性能体验。本文将重点应对WSN信息收集机制所面临的感知节点能量受限、无线链路传输能力低下、多类别异常节点检测困难这三方面的挑战,在调研现有方法和研究成果的基础上,围绕基于时效能耗均衡的动态占空比调整机制,基于网络效用最大化的拥塞控制机制,以及基于时隙状态变化的多类别异常节点数量估计机制展开相关研究工作,以此提升无线传感器网络信息收集机制的时效性。本文的具体研究内容及创新包括如下三个方面:基于时效能耗均衡的动态占空比调整机制:无线传感器网络中机会路由协议对提高网络吞吐量,减少网络延迟方面比确定性路由协议有明显的优越性。同时由于节点在醒来时无论是空闲、发送和接收数据都会消耗大量的能量,因此减少节点醒来的时间片个数是减少系统传输能量开销的途径。为此...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２机会路由示例??
采用低占空比的工作方式，节点ｉ的占空比可以定义为＾？吹＝的／ｒ。其中ｗ，？为节点ｉ在??一个周期内醒来的时间片个数，随机分布在周期的［ｏ，ｒ］个时间片中，一个时间片可以??完成一个标准数据包的完整传输。如图２．１所示，在两个节点中，一个周期包含５个时间??片，第一个节点在周期内醒来的时间片个数为１，第二个节点周期内醒来的时间片个数??为２。其占空比分别为０．２和０．４。源节点的下一跳节点为它的中继节点集合，用／ｏｒ，？来表??示。因此如图２．２本文将节点／的端到端的传输延迟期望Ａ分解为两个部分，一个是节??点ｆ到／ｏｒ，？的单跳传输延迟期望Ｄ丨，另一部分为从／叫到汇聚节点的传输延迟期望％。??因此我们得到了?＝?Ｄ丨＋?Ｄｆ。??ｒｒ＾ｆｒ§＾??Ｉ?■?ｒｉｒｒｉｒｉ?■?Ｉ??Ｔ??□休眠时间片??｜醒来时间片??图２．１时间片分布；＾例??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｏｒ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｄｕｔｙ?Ｃｙｃｌｅ??本文的目标是在保证端到端的传输延迟期望小于一定的传输延迟要求的前提??下，最小化全网的能量消耗。由于无线传感器网络的能量消耗主要是用于数据传输的能??量消耗，其包含两个部分一个是节点传输和接收数据，另外一个是节点的空闲监听，??最小化全网的能量消耗可以等同于最小化所有节点在周期内醒来的时间片个数之和，??艮ＰＺｔＷ
表２．１列举了本章节使用的主要符号及说明。??４端到端延迟测度??本章将详细描述基于无线传感器节点周期内醒来时间片个数ｗ，？的延迟测度。首先在??２．４．１小节给出单跳的延迟期望，然后在第２．４．２小节基于单跳延迟给出端到端的延迟??望。??４．１单跳延迟期望??本节将首先给出机会路由无线传感器网络下的单跳延迟期望。首先单跳延迟的定义??节点成功传输一个数据包到它的中继集合所等待的时间片的数量乘以每个时间片的时??，由于每个时间片的时间是定值，因此只要求得在传输数据时等待的时间片个数即??。等待的时间片包括两部分，一个是传输失败的时间片，另一个是节点休眠的时间??。假设网络的链路平均接收成功率在连续的两次传输的时间内是保持不变的，因路状态变化的时间是远大于一个周期的持续时间［１２８，１２９］。用＃表示单跳延迟，执〇表??它的期望。节点／的单跳延迟用两个随机变量来表示，一个是足来表示传输失败的??一一
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络在桥梁健康监测中的应用[J]. 俞姝颖,吴小兵,陈贵海,戴海鹏,洪卫星. 软件学报. 2015(06)
[2]大规模RFID系统中一种能量有效的丢失标签快速检测算法[J]. 张士庚,刘光亮,刘璇,王建新. 计算机学报. 2014(02)
博士论文
[1]无线可充电传感器网络系统分析与优化[D]. 舒元超.浙江大学 2015
本文编号：2979869
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２机会路由示例??
采用低占空比的工作方式，节点ｉ的占空比可以定义为＾？吹＝的／ｒ。其中ｗ，？为节点ｉ在??一个周期内醒来的时间片个数，随机分布在周期的［ｏ，ｒ］个时间片中，一个时间片可以??完成一个标准数据包的完整传输。如图２．１所示，在两个节点中，一个周期包含５个时间??片，第一个节点在周期内醒来的时间片个数为１，第二个节点周期内醒来的时间片个数??为２。其占空比分别为０．２和０．４。源节点的下一跳节点为它的中继节点集合，用／ｏｒ，？来表??示。因此如图２．２本文将节点／的端到端的传输延迟期望Ａ分解为两个部分，一个是节??点ｆ到／ｏｒ，？的单跳传输延迟期望Ｄ丨，另一部分为从／叫到汇聚节点的传输延迟期望％。??因此我们得到了?＝?Ｄ丨＋?Ｄｆ。??ｒｒ＾ｆｒ§＾??Ｉ?■?ｒｉｒｒｉｒｉ?■?Ｉ??Ｔ??□休眠时间片??｜醒来时间片??图２．１时间片分布；＾例??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｏｒ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｄｕｔｙ?Ｃｙｃｌｅ??本文的目标是在保证端到端的传输延迟期望小于一定的传输延迟要求的前提??下，最小化全网的能量消耗。由于无线传感器网络的能量消耗主要是用于数据传输的能??量消耗，其包含两个部分一个是节点传输和接收数据，另外一个是节点的空闲监听，??最小化全网的能量消耗可以等同于最小化所有节点在周期内醒来的时间片个数之和，??艮ＰＺｔＷ
表２．１列举了本章节使用的主要符号及说明。??４端到端延迟测度??本章将详细描述基于无线传感器节点周期内醒来时间片个数ｗ，？的延迟测度。首先在??２．４．１小节给出单跳的延迟期望，然后在第２．４．２小节基于单跳延迟给出端到端的延迟??望。??４．１单跳延迟期望??本节将首先给出机会路由无线传感器网络下的单跳延迟期望。首先单跳延迟的定义??节点成功传输一个数据包到它的中继集合所等待的时间片的数量乘以每个时间片的时??，由于每个时间片的时间是定值，因此只要求得在传输数据时等待的时间片个数即??。等待的时间片包括两部分，一个是传输失败的时间片，另一个是节点休眠的时间??。假设网络的链路平均接收成功率在连续的两次传输的时间内是保持不变的，因路状态变化的时间是远大于一个周期的持续时间［１２８，１２９］。用＃表示单跳延迟，执〇表??它的期望。节点／的单跳延迟用两个随机变量来表示，一个是足来表示传输失败的??一一
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络在桥梁健康监测中的应用[J]. 俞姝颖,吴小兵,陈贵海,戴海鹏,洪卫星. 软件学报. 2015(06)
[2]大规模RFID系统中一种能量有效的丢失标签快速检测算法[J]. 张士庚,刘光亮,刘璇,王建新. 计算机学报. 2014(02)
博士论文
[1]无线可充电传感器网络系统分析与优化[D]. 舒元超.浙江大学 2015
本文编号：2979869
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