隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在入侵監(jiān)測、目標(biāo)跟蹤、工業(yè)自動化以及智慧建筑等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的要求越來越高。通常,傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量微型廉價(jià)的傳感器節(jié)點(diǎn)組成,且這些節(jié)點(diǎn)一般采用電池供電能量受限,而無線通信是傳感器節(jié)點(diǎn)主要的能量消耗方式。因此,為了延長傳感器節(jié)點(diǎn)的使用壽命,節(jié)點(diǎn)需要在絕大多數(shù)的時(shí)間處于休眠狀態(tài),只在需要發(fā)送數(shù)據(jù)或者接收鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)時(shí)才喚醒,訪問無線信道進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這種周期性休眠喚醒的低功耗工作模式,對無線信道的分配以及通信的可靠性、復(fù)雜性和能量效率帶來了極大地挑戰(zhàn)。本文重點(diǎn)研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中面向低功耗的介質(zhì)訪問控制MAC（Medium Access Control）協(xié)議以及相應(yīng)的跨層優(yōu)化機(jī)制,旨在合理地分配有限的無線信道資源,提高數(shù)據(jù)通信的可靠性,同時(shí)最優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑,降低網(wǎng)絡(luò)的傳輸時(shí)延。為了解決網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)通信時(shí)所產(chǎn)生的能量浪費(fèi)問題,本文首先提出了一種基于預(yù)測喚醒機(jī)制的單信道MAC協(xié)議PBA-MAC（Prediction-Based Asynchronous MAC protocol）。該協(xié)議采用簡單的偽隨機(jī)序列生成算法,保證鄰居節(jié)點(diǎn)間能夠準(zhǔn)確地推導(dǎo)出... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院)廣東省

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
英文縮略語
第一章 緒論
    1.1 論文研究背景
        1.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)
        1.1.2 本文研究意義
    1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議
    1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層優(yōu)化機(jī)制
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
    1.5 論文的組織
第二章 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議
        2.1.1 同步MAC協(xié)議
        2.1.2 異步MAC協(xié)議
        2.1.3 多信道MAC（Multi-channels）協(xié)議
    2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層優(yōu)化機(jī)制
        2.2.1 最大化網(wǎng)絡(luò)壽命（Cross-Layer Network Lifetime Maximization）
        2.2.2 最小化傳輸時(shí)延（Cross-Layer Packet Latency Minimization）
    2.3 本章小結(jié)
第三章 基于預(yù)測喚醒機(jī)制的單信道MAC協(xié)議
    3.1 偽隨機(jī)喚醒策略
    3.2 基于預(yù)測喚醒的重傳機(jī)制
        3.2.1 單節(jié)點(diǎn)的丟包重傳
        3.2.2 多節(jié)點(diǎn)的碰撞重傳
    3.3 預(yù)測誤差
        3.3.1 預(yù)先喚醒等待策略
        3.3.2 單信道指數(shù)恢復(fù)算法
    3.4 偽隨機(jī)預(yù)測喚醒算法
    3.5 PBA-MAC協(xié)議的性能分析
        3.5.1 預(yù)先喚醒等待策略
        3.5.2 星型網(wǎng)絡(luò)下協(xié)議的性能評估
        3.5.3 多跳網(wǎng)絡(luò)下協(xié)議的性能評估
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于預(yù)測喚醒機(jī)制的多信道MAC協(xié)議
    4.1 多信道MAC協(xié)議
        4.1.1 多信道資源的使用方式
        4.1.2 多信道MAC協(xié)議擬解決的關(guān)鍵問題
    4.2 PM-MAC協(xié)議
        4.2.1 偽隨機(jī)序列生成算法
        4.2.2 可預(yù)測狀態(tài)信息
    4.3 動態(tài)信道切換機(jī)制
        4.3.1 多信道檢測
        4.3.2 多信道同步
    4.4 節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)
        4.4.1 動態(tài)時(shí)間補(bǔ)償機(jī)制
        4.4.2 喚醒偵聽窗口
        4.4.3 消失節(jié)點(diǎn)問題
        4.4.4 多信道指數(shù)恢復(fù)算法
        4.4.5 預(yù)測狀態(tài)重置機(jī)制
        4.4.6 PM-MAC協(xié)議核心算法
    4.5 PM-MAC協(xié)議的性能分析
        4.5.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置
        4.5.2 多信道同步性能評估
        4.5.3 多跳網(wǎng)絡(luò)下協(xié)議的性能評估
        4.5.4 PM-MAC協(xié)議在大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的性能
    4.6 本章小結(jié)
第五章 基于跨層優(yōu)化的低功耗數(shù)據(jù)分發(fā)方法
    5.1 低功耗數(shù)據(jù)分發(fā)方法
        5.1.1 基于跨層優(yōu)化的路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制
        5.1.2 基于跨層優(yōu)化的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)編碼機(jī)制
    5.2 基于跨層優(yōu)化的路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制
        5.2.1 時(shí)延選擇優(yōu)化
        5.2.2 喚醒選擇優(yōu)化
        5.2.3 應(yīng)答更新優(yōu)化
        5.2.4 動態(tài)退避優(yōu)化
    5.3 跨層優(yōu)化機(jī)制的性能評估
        5.3.1 基于跨層優(yōu)化的自適應(yīng)網(wǎng)路編碼機(jī)制
        5.3.2 基于跨層優(yōu)化的路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)束語
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 下一步研究方向
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低占空比無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步MAC協(xié)議最優(yōu)信標(biāo)間隔分析[J]. 邢宇龍,陳永銳,易衛(wèi)東,段成華.  計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2016(09)
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[6]一種自適應(yīng)偵聽的異步無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議[J]. 陳德富,陶正蘇,朱建平.  電子與信息學(xué)報(bào). 2011(06)
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[8]基于區(qū)分服務(wù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層QoS體系結(jié)構(gòu)[J]. 晏鰲,白光偉,江晶晶.  微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2011(04)
[9]PA-MAC:一種被動的異步低占空比無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議[J]. 唐震洲,施曉秋,金可仲.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2011(03)
[10]基于帶狀區(qū)域路由的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)QoS協(xié)議[J]. 程真,李臘元,楊少華,張鵬.  計(jì)算機(jī)科學(xué). 2010(02)

博士論文
[1]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道通信技術(shù)的研究[D]. 秦紹華.山東大學(xué) 2014
[2]高能效低延遲無線傳感器網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問控制協(xié)議研究[D]. 唐宏偉.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[3]基于休眠—喚醒機(jī)制下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建模分析和協(xié)同控制[D]. 牟金平.東華大學(xué) 2013
[4]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問控制協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 楊國燕.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[5]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議高能效性能研究[D]. 何晨光.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[6]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中路由協(xié)議的跨層設(shè)計(jì)研究[D]. 周曉芳.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[7]面向QoS優(yōu)化的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層協(xié)議研究[D]. 紀(jì)鵬.東北大學(xué) 2009
[8]多信道無線自組網(wǎng)速率控制與信道切換研究[D]. 李昀照.華中科技大學(xué) 2008
[9]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)QoS體系研究[D]. 楊挺.天津大學(xué) 2005

碩士論文
[1]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中提供QoS保證的高效路由協(xié)議的研究[D]. 顧偉.南京郵電大學(xué) 2014
[2]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中多信道MAC協(xié)議的研究[D]. 肖榕.上海交通大學(xué) 2012
[3]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議及跨層優(yōu)化的研究[D]. 陳國銘.上海交通大學(xué) 2008



本文編號：3322270