面向矿井无线覆盖盲区安全监测的机会路由研究
发布时间：2021-04-08 16:01
由于煤矿井下环境恶劣,无线信号衰减剧烈,以及动态推进的采煤工作面等区域可能尚未部署无线基站或接入点,导致井下易出现无线覆盖盲区。同时,由于节点的移动,会导致井下网络链路处于间歇性连通或不连通的状态,智能移动终端因不在网络覆盖范围内或链路间歇连通而无法将感知数据上传至地面监控中心。因此需要为移动终端寻找协作数据传输机会,解决井下无线覆盖盲区安全监测应用中的数据收集问题。机会网络在面对链路间歇性连通或不连通的情况时,利用其特有的“存储-携带-转发”的数据传输模式,采用“接力型”的传输方式,凭借节点之间的相遇机会,将数据传输至目的节点。因此,将机会网络应用到矿井安全监测中,能解决井下面临的无线覆盖盲区感知数据无法上传的问题。井下矿工持有矿用智能移动终端,但是终端能量受限,节点常因为能量被消耗殆尽而导致无法将消息及时传输至目的节点。本文提出一种基于能量有效的多阶段矿井机会网络路由算法EMSON,该算法将消息的转发过程分为两个阶段:基于效用计算的多副本分发和基于能量有效的单副本传输。在多副本效用分发阶段,节点按照效用值指标选择中继节点分发消息副本。在单副本传输阶段,根据历史信息选择曾与目的节点相...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机会网络数据传输示意图
2机会网络72.2机会网络体系结构（OpportunisticNetworkArchitecture）机会网络之所以能够在链路不连通时完成数据传输，主要是因为机会网络体系结构中存在一个新的协议层——“束层”[28]。图2-2TCP/IP与机会网络协议结构图Figure2-2TCP/IPandOpportunisticNetworkProtocolStructure由图2-2所示，新协议层“束层”的存在使得机会网络与传统网络的通信模式之间产生较大的差异。束层的表现如同汇聚层适配器一般[29]，束层中的消息计时器当消息转发之后开始启动，当在收到对方的确认消息之前，计时器已超时的情况下，束层将计时器重置并移动寻找下一个节点，因此束层对机会网络实现消息的存储和转发起到关键作用。通过总结，束层具有以下作用[28]：（1）依靠存储实现重传：节点将消息存储在缓存中发送消息，没收到对方的确认信息时，束层会再次传输；（2）束层能够协调数据的存储和转发，能实现网络在链路不连通或不存在时时转发消息；（3）可实现对于网络中存在的任何连通性：原本存在的连通性、机会性连通性、可预测连通性以及可预订连通性；（4）实现覆盖网络端点标识符的晚绑定形成互联网地址。束层的协议是基于其他协议如TCP、IP、UDP、以太网、串行通信等协议之
2机会网络9示：图2-3RWP模型示意图Figure2-3RWPmodeldiagram（2）随机方向移动模型(RD：RandomDirection)从文献[33]可知，RWP移动模型存在的问题是节点停留的位置和时间的随机性常常导致节点存在于某一区域，过于密集。针对此问题随机方向移动模型RD[34]得以被提出。随机方向模型的移动特征同样是选择随机方向进行移动，但是不同于RWP的是，RD在做出移动决策之后，在此期间，不再随机选择移动方向或停留，当到达区域边界时，节点将随机停留一段时间maxmin,TTT，继而进行下次移动。RD移动模型示例如图2-4所示：图2-4RD模型示意图Figure2-4RDmodeldiagram
【参考文献】：
期刊论文
[1]移动Ad hoc网络路由协议研究综述[J]. 朱军. 信息通信. 2018(11)
[2]煤矿井下安全监控无线通信技术研究[J]. 陶岗. 无线互联科技. 2017(21)
[3]煤矿井下无线通信技术的现状与发展[J]. 徐寿泉,徐宝平,张阳太,武钰. 工矿自动化. 2014(09)
[4]井下无线技术在煤矿安全生产中的应用[J]. 詹明忠. 中国高新技术企业. 2014(06)
[5]带有消息投递概率估计的机会网络自适应缓存管理策略[J]. 吴大鹏,张普宁,王汝言. 电子与信息学报. 2014(02)
[6]我国矿井安全高效开采现状综述[J]. 栗万明. 科技创新导报. 2013(20)
[7]机会网络中消息冗余度动态估计的缓存管理策略[J]. 吴大鹏,周建二,王汝言,张普宁. 电子与信息学报. 2012(01)
[8]物联网与感知矿山专题讲座之三——感知矿山物联网的特征与关键技术[J]. 张申,丁恩杰,徐钊,华钢. 工矿自动化. 2010(12)
[9]Dijkstra最短路径算法[J]. 裴志强,冯海涛,刘宝娟. 微处理机. 2009(05)
[10]机会网络[J]. 熊永平,孙利民,牛建伟,刘燕. 软件学报. 2009(01)
博士论文
[1]延迟容忍网络中路由与缓存管理算法[D]. 刘耀.中南大学 2012
[2]机会网络中数据传输问题研究[D]. 许富龙.电子科技大学 2011
硕士论文
[1]井下ZigBee无线网络高能效路由算法研究[D]. 吴琳杨.山东科技大学 2017
[2]机会网络在矿井安全监测中的应用研究[D]. 张敏.中国矿业大学 2016
[3]基于多摆渡节点的矿井机会路由研究[D]. 韩丽娜.中国矿业大学 2016
[4]机会社会网络的节点移动模型研究[D]. 王淑敏.中北大学 2015
[5]无线传感网机会路由协议研究[D]. 苏令.北京邮电大学 2014
[6]基于无线Mesh网络的井下应急通信系统[D]. 杨磊.重庆大学 2013
本文编号：3125846
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机会网络数据传输示意图
2机会网络72.2机会网络体系结构（OpportunisticNetworkArchitecture）机会网络之所以能够在链路不连通时完成数据传输，主要是因为机会网络体系结构中存在一个新的协议层——“束层”[28]。图2-2TCP/IP与机会网络协议结构图Figure2-2TCP/IPandOpportunisticNetworkProtocolStructure由图2-2所示，新协议层“束层”的存在使得机会网络与传统网络的通信模式之间产生较大的差异。束层的表现如同汇聚层适配器一般[29]，束层中的消息计时器当消息转发之后开始启动，当在收到对方的确认消息之前，计时器已超时的情况下，束层将计时器重置并移动寻找下一个节点，因此束层对机会网络实现消息的存储和转发起到关键作用。通过总结，束层具有以下作用[28]：（1）依靠存储实现重传：节点将消息存储在缓存中发送消息，没收到对方的确认信息时，束层会再次传输；（2）束层能够协调数据的存储和转发，能实现网络在链路不连通或不存在时时转发消息；（3）可实现对于网络中存在的任何连通性：原本存在的连通性、机会性连通性、可预测连通性以及可预订连通性；（4）实现覆盖网络端点标识符的晚绑定形成互联网地址。束层的协议是基于其他协议如TCP、IP、UDP、以太网、串行通信等协议之
2机会网络9示：图2-3RWP模型示意图Figure2-3RWPmodeldiagram（2）随机方向移动模型(RD：RandomDirection)从文献[33]可知，RWP移动模型存在的问题是节点停留的位置和时间的随机性常常导致节点存在于某一区域，过于密集。针对此问题随机方向移动模型RD[34]得以被提出。随机方向模型的移动特征同样是选择随机方向进行移动，但是不同于RWP的是，RD在做出移动决策之后，在此期间，不再随机选择移动方向或停留，当到达区域边界时，节点将随机停留一段时间maxmin,TTT，继而进行下次移动。RD移动模型示例如图2-4所示：图2-4RD模型示意图Figure2-4RDmodeldiagram
【参考文献】：
期刊论文
[1]移动Ad hoc网络路由协议研究综述[J]. 朱军. 信息通信. 2018(11)
[2]煤矿井下安全监控无线通信技术研究[J]. 陶岗. 无线互联科技. 2017(21)
[3]煤矿井下无线通信技术的现状与发展[J]. 徐寿泉,徐宝平,张阳太,武钰. 工矿自动化. 2014(09)
[4]井下无线技术在煤矿安全生产中的应用[J]. 詹明忠. 中国高新技术企业. 2014(06)
[5]带有消息投递概率估计的机会网络自适应缓存管理策略[J]. 吴大鹏,张普宁,王汝言. 电子与信息学报. 2014(02)
[6]我国矿井安全高效开采现状综述[J]. 栗万明. 科技创新导报. 2013(20)
[7]机会网络中消息冗余度动态估计的缓存管理策略[J]. 吴大鹏,周建二,王汝言,张普宁. 电子与信息学报. 2012(01)
[8]物联网与感知矿山专题讲座之三——感知矿山物联网的特征与关键技术[J]. 张申,丁恩杰,徐钊,华钢. 工矿自动化. 2010(12)
[9]Dijkstra最短路径算法[J]. 裴志强,冯海涛,刘宝娟. 微处理机. 2009(05)
[10]机会网络[J]. 熊永平,孙利民,牛建伟,刘燕. 软件学报. 2009(01)
博士论文
[1]延迟容忍网络中路由与缓存管理算法[D]. 刘耀.中南大学 2012
[2]机会网络中数据传输问题研究[D]. 许富龙.电子科技大学 2011
硕士论文
[1]井下ZigBee无线网络高能效路由算法研究[D]. 吴琳杨.山东科技大学 2017
[2]机会网络在矿井安全监测中的应用研究[D]. 张敏.中国矿业大学 2016
[3]基于多摆渡节点的矿井机会路由研究[D]. 韩丽娜.中国矿业大学 2016
[4]机会社会网络的节点移动模型研究[D]. 王淑敏.中北大学 2015
[5]无线传感网机会路由协议研究[D]. 苏令.北京邮电大学 2014
[6]基于无线Mesh网络的井下应急通信系统[D]. 杨磊.重庆大学 2013
本文编号：3125846
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