本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可靠傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《江蘇大學(xué)》 2014年

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可靠傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究

宋永獻  

【摘要】：隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)不斷發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,而在許多應(yīng)用場合對WSN數(shù)據(jù)可靠傳輸要求很高。特別在一些惡劣環(huán)境下,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)易受現(xiàn)場環(huán)境、衰減、多徑、盲區(qū)以及節(jié)點性能等不利因素影響,數(shù)據(jù)傳輸時容易產(chǎn)生錯誤和丟包,數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)貌坏奖Ｕ�。因�?無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)可靠傳輸方面研究面臨著諸多挑戰(zhàn)。 在分析和總結(jié)WSN數(shù)據(jù)可靠性傳輸研究現(xiàn)狀、相關(guān)研究領(lǐng)域以及采取研究方法的基礎(chǔ)上,針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠數(shù)據(jù)傳輸研究的不足之處,提出相應(yīng)研究目標(biāo)和思路,并取得相關(guān)研究成果如下： 1、基于能量均衡的數(shù)據(jù)可靠傳輸研究。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于能量負載分布不均衡,一些節(jié)點由于能量過度消耗過早死亡,造成通信鏈路中斷以及數(shù)據(jù)丟包,從而影響數(shù)據(jù)可靠傳輸。在分析影響WSN能耗的主要因素和現(xiàn)有節(jié)能技術(shù)基礎(chǔ)上,結(jié)合虛擬多輸入多輸出(Virtual MIMO)路由算法在同構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情況,提出一種應(yīng)用于中小規(guī)模同構(gòu)WSN的虛擬MIMO分簇(VMMCA)算法。該算法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)簇頭節(jié)點循環(huán)隨機選取,而且還能夠在保證節(jié)點通信質(zhì)量前提下實現(xiàn)WSN生命周期優(yōu)化。建立一種基于虛擬MIMO的分簇網(wǎng)絡(luò)能耗模型,在不同簇域大小、節(jié)點分布密度和路徑損耗指數(shù)以及匯聚節(jié)點不斷變化的情況下,分析虛擬MIMO網(wǎng)絡(luò)與SISO網(wǎng)絡(luò)的能耗變化規(guī)律。為了能夠使網(wǎng)絡(luò)生命周期達到最大化,網(wǎng)絡(luò)能量達到均衡,應(yīng)用遺傳算法對簇頭比例進行優(yōu)化。實驗仿真研究表明,與LEACH算法相比,VMMCA算法能夠很好實現(xiàn)能量分布均衡,延長了網(wǎng)絡(luò)生命周期。 2、基于多維高斯自回歸模型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)鏈路度量方法。為了能夠滿足檢測事件需求信息的可靠性,以達到網(wǎng)路生命周期最大化,提出一種基于多維高斯自回歸模型的協(xié)作路由策略。該策略通過多維高斯自回歸模型分析檢測領(lǐng)域內(nèi)信息相關(guān)性,并對路徑每一個鏈路的參與進行量化,以減少在融合中心做最終決策時的誤差概率。傳感器節(jié)點傳輸?shù)饺诤现行牡母兄畔⒅袃H僅包括新信息而不是原始信息,并采用快速濾波器對沿著到融合中心路徑上的中間節(jié)點聚集數(shù)據(jù)信息進行濾波。鏈路表達式中引入了能耗加權(quán)值以實現(xiàn)協(xié)作路由策略中檢測可靠性和能耗性平衡,并且分析加權(quán)因子ω、相關(guān)階數(shù)m和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變化對協(xié)作路由性能影響。實驗仿真結(jié)果表明,在給定檢測可靠性標(biāo)準(zhǔn)下,與非協(xié)作路由策略以及傳統(tǒng)最小能量路由策略相比,提出的協(xié)作路由策略在能效和檢測可靠性方面都得到了明顯改善。 3、基于鏈路指示的WSN可靠數(shù)據(jù)傳輸研究。通過實驗驗證天線方向、通信距離、發(fā)射功率、節(jié)點電壓以及外界動態(tài)環(huán)境對LQI均值和標(biāo)準(zhǔn)差率CV的影響,在此基礎(chǔ)上,構(gòu)造出一種基于鏈路質(zhì)量指示(LQI)均值和標(biāo)準(zhǔn)差率CV的路由度量模型(Routing Metric Based on Link Quality Indication and Coefficient of Variance, RMBLQICV)。為了能夠有效評價數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)劣,選出性能最佳傳輸路徑,RMBLQICV模型把LQI均值與標(biāo)準(zhǔn)差率實現(xiàn)動態(tài)結(jié)合,瓶頸鏈路出現(xiàn)概率被有效降低,數(shù)據(jù)可靠傳輸獲得有效提高。針對經(jīng)典按需路由協(xié)議的不足,對其進行了改進,并結(jié)合提出的RMBLQICV模型,獲得一種基于LQI均值的多路徑AODV路由協(xié)議(LBM_AODV)。通過由CC2430作為接收模塊的實驗平臺對RMBLQICV模型和LBM_AODV協(xié)議進行實驗驗證。結(jié)果表明,在路徑選擇上,相對LQI均值模型,RMBLQICV路由度量模型有效避免誤判情況出現(xiàn),準(zhǔn)確剔除含有瓶頸鏈路的路徑,數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)玫教岣摺? 4、基于鏈路感知的三維WSN可靠數(shù)據(jù)傳輸研究。為了描述空中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信鏈路行為,采用基于CC2430的無線傳感器信息傳輸平臺設(shè)計一系列實驗來詳細觀察各種因素對WSN鏈路性能影響。實驗結(jié)果表明,除了通常戶外環(huán)境因素對鏈路性能影響之外,天線方向和由于地面反射產(chǎn)生的多徑衰落是影響空中WSN鏈路性能衰減的重要因素。在充分考慮影響鏈路性能衰減因素的基礎(chǔ)上,提出一種基于鏈路感知WSN數(shù)據(jù)可靠傳輸協(xié)議(Data Reliable Transmission Protocol Based on Link Aware in WSN, DRTPLA_WSN),詳細分析了該協(xié)議的設(shè)計和性能評估,分別在具有容忍延遲和實時性要求的兩種AWSN (Aerial WSN)環(huán)境下對DRTPLA_WSN進行評估。仿真結(jié)果表明,DRTPLA WSN有效改善了網(wǎng)絡(luò)整體性能,對于實時傳輸?shù)目罩袩o線傳感器網(wǎng)絡(luò),其丟包率大幅度下降,大大提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性,節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)能耗。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

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10 房棟;李宇;尹力;黃海寧;;水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究與實現(xiàn)[A];2009年全國水聲學(xué)學(xué)術(shù)交流暨水聲學(xué)分會換屆改選會議論文集[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊志杰;[N];中國建設(shè)報;2010年

2 布軒;[N];中國電子報;2009年

3 許泳;[N];計算機世界;2007年

4 記者 過國忠　通訊員 王楠;[N];科技日報;2010年

5 ;[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2006年

6 記者 過國忠;[N];科技日報;2011年

7 本報記者 吳磊;[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2009年

8 工業(yè)和信息化部 通信科技委委員 侯自強;[N];計算機世界;2009年

9 本報記者 韓義雷　過國忠;[N];科技日報;2009年

10 通訊員　 張?zhí)m 記者　 趙鳳華;[N];科技日報;2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 羅漢江;海洋監(jiān)測傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國海洋大學(xué);2010年

2 王越超;中高速傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障關(guān)鍵技術(shù)研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2012年

3 張可;無線移動自組織及傳感器網(wǎng)絡(luò)中若干問題的研究[D];電子科技大學(xué);2010年

4 吳曉培;傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署以及節(jié)能研究[D];電子科技大學(xué);2012年

5 易葉青;傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于數(shù)字水印的安全數(shù)據(jù)收集機制[D];湖南大學(xué);2011年

6 張曉麗;光纖結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)及其傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

7 郜帥;移動傳感器網(wǎng)絡(luò)高效數(shù)據(jù)收集機制研究[D];北京交通大學(xué);2010年

8 崔筱寧;基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的擴散型事件監(jiān)測技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

9 解文斌;面向監(jiān)測應(yīng)用的傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

10 李明;異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋算法研究[D];重慶大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉斌;跨層優(yōu)化技術(shù)在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的研究與應(yīng)用[D];太原理工大學(xué);2011年

2 李白莉;改進DV-Hop算法在隨機傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[D];太原科技大學(xué);2011年

3 劉廣;基于NS2的無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)多路徑路由算法仿真與實現(xiàn)[D];陜西師范大學(xué);2010年

4 沈昊為;傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于Voronoi網(wǎng)格的快速覆蓋判定算法研究[D];湖南大學(xué);2010年

5 彭蓓雷;基于低時延和區(qū)分服務(wù)的中高速傳感器網(wǎng)絡(luò)QoS保證MAC協(xié)議研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

6 沈卓;基于虛擬MIMO的無線溫室測控系統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究[D];江蘇大學(xué);2010年

7 王巖;基于流場守恒律模型的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2010年

8 王肯生;電力載波傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的研究[D];中國石油大學(xué);2010年

9 何鎏;基于嵌入式系統(tǒng)和現(xiàn)場總線的多參量傳感器網(wǎng)絡(luò)研究[D];上海交通大學(xué);2011年

10 張軍;非均勻無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法及其仿真與研究[D];陜西師范大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可靠傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：216203