基于群组协作的高能效低时延物联网多跳路由技术研究

发布时间：2024-06-06 00:33

　　随着物联网通信技术的发展,“万物互联”时代即将到来。多跳路由技术以其扩展性强、分布式运行、组网灵活等特点,将广泛应用于物与物、物与人和人与人之间的泛在互联。群组协作是多跳路由技术数据传输常用的方法之一,其通过节点间数据交互或者控制信息交互可以实现更少的网络能量消耗和更高的传输可靠性。然而,由于无线链路的不稳定性与非对称性、智能设备能量有限以及通信能力有限等特点,面向实际应用设计高能效、低时延的群组协作多跳路由传输方案仍然是该领域的研究重点与难点。针对上述问题,本论文根据物联网中集中控制网络和分布式自组织网络的数据传输特点归纳出两种群组协作模型,然后针对群组协作在分层路由、按需路由和机会路由现有研究中的不足分别提出更完备的改进算法和解决方案,并给出详细的系统模型和数学理论推导,最后通过仿真验证了所提出方案可以进一步提高网络能量效率,减少端到端传输时延。具体而言,本文的研究内容及创新点主要包括以下三个方面:(1)针对物联网集中控制网络中节点能量差异造成的网络生存时间较低问题,研究基于群组协作的高能效分层路由,提出一种基于路由扩展树的高能效群组分层路由协议。首先利用谱聚类方法按地理位置对网络...

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 物联网的兴起与发展
        1.1.2 物联网的网络架构及通信场景
        1.1.3 本文的研究意义
    1.2 多跳路由技术概述
        1.2.1 多跳路由技术在物联网中的应用概述
        1.2.2 多跳路由技术的国内外研究现状
        1.2.3 现有研究存在的不足及面临的挑战
    1.3 论文的研究内容和创新
    1.4 论文的组织结构
    参考文献
第二章 群组协作与其在多跳路由技术相关研究
    2.1 群组协作基本研究模型
    2.2 群组协作在多跳路由中的研究基础
        2.2.1 群组协作在分层路由中的相关研究
        2.2.2 群组协作在按需路由中的相关研究
        2.2.3 群组协作在机会路由中的相关研究
    2.3 本章小结
    参考文献
第三章 基于群组协作的高能效分层路由
    3.1 系统模型与问题描述
        3.1.1 系统模型与假设
        3.1.2 能量损耗模型
        3.1.3 问题描述
    3.2 基于路由扩展树的高能效群组协作协议
        3.2.1 基于位置的分簇算法
        3.2.2 基于能耗平衡的簇头选择算法
        3.2.3 考虑边界节点的群组优化
    3.3 仿真与性能分析
        3.3.1 仿真参数设置
        3.3.2 路由扩展树生成过程
        3.3.3 方案有效性评估
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 基于群组协作的高能效按需路由
    4.1 系统模型与问题描述
        4.1.1 系统模型
        4.1.2 问题描述
    4.2 基于群组的高能效协作数据包传输
        4.2.1 基于最小能耗的初始路径建立
        4.2.2 基于低能耗比的迭代群组招募算法
        4.2.3 基于群组的两阶段协作数据包传输机制
    4.3 仿真与性能分析
        4.3.1 仿真参数设置
        4.3.2 仿真结果分析
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 基于群组协作的低时延机会路由
    5.1 系统模型与问题描述
        5.1.1 系统模型
        5.1.2 问题描述
    5.2 基于群组的低时延机会协作数据包传输
        5.2.1 基于群组的机会传输机制
        5.2.2 群组内协作传输问题建模与分析
        5.2.3 群组协作传输最优化算法
    5.3 仿真与性能分析
        5.3.1 仿真参数设置
        5.3.2 复杂度评估
        5.3.3 仿真结果分析
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 未来工作展望
缩略语中英文对照
致谢
攻读博士学位期间主要研究成果



本文编号：3990037