本文關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量估計(jì)方法研究及應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 鏈路質(zhì)量評(píng)估 代碼傳播協(xié)議 可靠性

【摘要】：隨著無(wú)線通信、電子和傳感技術(shù)的發(fā)展,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,簡(jiǎn)稱WSN)逐漸引起了人們的廣泛關(guān)注。WSN由具有傳感、數(shù)據(jù)處理和短距離無(wú)線通信功能的傳感器模塊組成,其應(yīng)用已經(jīng)由軍事領(lǐng)域擴(kuò)展到反恐、防爆、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療保健、家居、商業(yè)、工業(yè)等其他眾多領(lǐng)域。結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)所具有的特點(diǎn),很多學(xué)者進(jìn)行了研究。然而大量實(shí)驗(yàn)表明,由于環(huán)境的復(fù)雜性和應(yīng)用的多樣性,當(dāng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于觀測(cè)還面臨著諸多問題,如傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)在傳輸過程中會(huì)丟失,匯聚節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的現(xiàn)象,以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由于能量消耗不均衡導(dǎo)致無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。通過查閱相關(guān)資料,并用大量實(shí)驗(yàn)證明了這些問題的產(chǎn)生與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)有著密切聯(lián)系,而路由選擇鏈路的根據(jù)又跟鏈路質(zhì)量的評(píng)估結(jié)果有關(guān)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的鏈路質(zhì)量評(píng)估(LQE, Link Quality Estimation)是網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層的設(shè)計(jì)中的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)模塊,現(xiàn)階段已有的鏈路質(zhì)量評(píng)估算法如WMEWMA, ETX或four-bit,在R NP (The Required Number of Packet)基礎(chǔ)上改進(jìn)的算法的研究和比較,發(fā)現(xiàn)four-bit的估算方法優(yōu)勢(shì)突出,是一種基于回傳數(shù)據(jù)包的、具有指標(biāo)性的鏈路質(zhì)量評(píng)估算法,并具有良好的硬件無(wú)關(guān)性,在一些實(shí)驗(yàn)中它的鏈路質(zhì)量評(píng)估成功率達(dá)到90%以上。但是,four-bit算法也存在一些缺陷,如應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí)估計(jì)不準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)包重傳以及受控制因子影響等。本課題旨在基于已有的理論和實(shí)驗(yàn)研究成果,對(duì)four-bit改進(jìn),使得four-bit鏈路估計(jì)應(yīng)對(duì)瞬時(shí)鏈路狀況時(shí)候兼顧準(zhǔn)確性的同時(shí)還較少了能耗,實(shí)現(xiàn)一個(gè)性能得到提升的鏈路質(zhì)量評(píng)估算法,使采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和可靠地在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸,整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠長(zhǎng)期和穩(wěn)定地運(yùn)行。以上這一種改進(jìn)的鏈路估計(jì)方法,我們都已經(jīng)可以在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)部署中得到實(shí)現(xiàn)。同時(shí),本文還提出一種基于鏈路質(zhì)量的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的代碼傳播協(xié)議CD-LQE(Code Dissemination based LQE)。CD-LQE協(xié)議使用節(jié)點(diǎn)間提供的鏈路質(zhì)量評(píng)估值進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的影響度計(jì)算,提高了代碼傳播協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)狀況不佳的時(shí)候性能。同時(shí)這種協(xié)議使用周期性廣播的ADV信息對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行維護(hù),降低了發(fā)送控制消息的能耗。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在網(wǎng)絡(luò)分發(fā)時(shí)間和消息傳送兩個(gè)參考因素,本文中所提出的分發(fā)協(xié)議都要優(yōu)于TinyOS系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)代碼傳播協(xié)議Deluge,尤其在網(wǎng)絡(luò)狀況不佳的情況下,穩(wěn)重的協(xié)議擁有更好的性能。我們?cè)赥inyOS的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了CD-LQE協(xié)議并且使用TOSSIM平臺(tái)來評(píng)價(jià)其性能。相比于Deluge協(xié)議(TinyOS的無(wú)線重組協(xié)議),CD-LQE在完成時(shí)間和數(shù)據(jù)流量方面獲得了3%-11%的性能提升。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 鏈路質(zhì)量評(píng)估 代碼傳播協(xié)議 可靠性
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 第一章 前言7-14
• 1.1 課題來源7
• 1.2 研究背景7-8
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-12
• 1.3.1 鏈路特性分析8-9
• 1.3.2 基于硬件的鏈路質(zhì)量評(píng)估方法9
• 1.3.3 基于軟件的鏈路質(zhì)量評(píng)估方法9-10
• 1.3.4 綜合鏈路質(zhì)量評(píng)估方法10-12
• 1.4 研究?jī)?nèi)容12
• 1.5 文章組織結(jié)構(gòu)12-14
• 第二章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量預(yù)測(cè)參數(shù)指標(biāo)14-21
• 2.1 基于硬件的預(yù)測(cè)參數(shù)指標(biāo)14-17
• 2.1.1 信號(hào)強(qiáng)度指示值14-15
• 2.1.2 鏈路質(zhì)量指示器15-16
• 2.1.3 信號(hào)噪聲比16-17
• 2.2 基于軟件的預(yù)測(cè)參數(shù)指標(biāo)17-18
• 2.2.1 數(shù)據(jù)包接收率17
• 2.2.2 所需數(shù)據(jù)包數(shù)17-18
• 2.3 預(yù)測(cè)參數(shù)間的關(guān)系18-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第三章 基于four-bit的穩(wěn)定型鏈路質(zhì)量評(píng)估方法21-35
• 3.1 four-bit評(píng)估方法21-25
• 3.1.1 four-bit評(píng)估的基本概念21-23
• 3.1.2 鏈路評(píng)估方法相關(guān)介紹23-24
• 3.1.3 four-bit穩(wěn)定性測(cè)試24-25
• 3.2 SLQE的設(shè)計(jì)25-27
• 3.2.1 一般路由組網(wǎng)過程25-26
• 3.2.2 four-bit總體架構(gòu)26
• 3.2.3 長(zhǎng)短周期結(jié)合方式26-27
• 3.3 SLQE邏輯流程27-28
• 3.4 SLQE方法實(shí)現(xiàn)28-34
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)介紹28-30
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)硬件節(jié)點(diǎn)介紹30-31
• 3.4.3 具體實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景31-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第四章 基于鏈路質(zhì)量評(píng)估的代碼傳播協(xié)議35-48
• 4.1 代碼傳播協(xié)議簡(jiǎn)介35-37
• 4.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹37-40
• 4.2.1 TinyOS系統(tǒng)37-39
• 4.2.2 TOSSIM模擬仿真器39-40
• 4.3 幾種代碼傳播協(xié)議相關(guān)分析40
• 4.4 CD-LQE協(xié)議設(shè)計(jì)40-44
• 4.4.1 發(fā)送端選擇算法42-43
• 4.4.2 報(bào)告算法43-44
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果44-47
• 4.6 本章小結(jié)47-48
• 第五章 總結(jié)與展望48-50
• 5.1 論文總結(jié)48-49
• 5.2 工作展望49-50
• 參考文獻(xiàn)50-55
• 作者簡(jiǎn)介55-56
• 致謝56

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,劉巍,趙澤;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2005年01期

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本文編號(hào)：1066536