發(fā)布時(shí)間：2021-01-16 01:18

　　作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的核心技術(shù)之一,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Net-work,WSN）被廣泛地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能家居以及智慧城市中,其市場(chǎng)份額呈現(xiàn)爆炸性的增長(zhǎng)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2017年中國的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)總額已超過446.7億元。對(duì)于各類WSN應(yīng)用而言,信息收集機(jī)制是至關(guān)重要的,它將直接影響應(yīng)用的響應(yīng)速度及相關(guān)性能體驗(yàn)。本文將重點(diǎn)應(yīng)對(duì)WSN信息收集機(jī)制所面臨的感知節(jié)點(diǎn)能量受限、無線鏈路傳輸能力低下、多類別異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)困難這三方面的挑戰(zhàn),在調(diào)研現(xiàn)有方法和研究成果的基礎(chǔ)上,圍繞基于時(shí)效能耗均衡的動(dòng)態(tài)占空比調(diào)整機(jī)制,基于網(wǎng)絡(luò)效用最大化的擁塞控制機(jī)制,以及基于時(shí)隙狀態(tài)變化的多類別異常節(jié)點(diǎn)數(shù)量估計(jì)機(jī)制展開相關(guān)研究工作,以此提升無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息收集機(jī)制的時(shí)效性。本文的具體研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新包括如下三個(gè)方面:基于時(shí)效能耗均衡的動(dòng)態(tài)占空比調(diào)整機(jī)制:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中機(jī)會(huì)路由協(xié)議對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量,減少網(wǎng)絡(luò)延遲方面比確定性路由協(xié)議有明顯的優(yōu)越性。同時(shí)由于節(jié)點(diǎn)在醒來時(shí)無論是空閑、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)都會(huì)消耗大量的能量,因此減少節(jié)點(diǎn)醒來的時(shí)間片個(gè)數(shù)是減少系統(tǒng)傳輸能量開銷的途徑。為此... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２機(jī)會(huì)路由示例??

采用低占空比的工作方式，節(jié)點(diǎn)ｉ的占空比可以定義為＾？吹＝的／ｒ。其中ｗ，？為節(jié)點(diǎn)ｉ在??一個(gè)周期內(nèi)醒來的時(shí)間片個(gè)數(shù)，隨機(jī)分布在周期的［ｏ，ｒ］個(gè)時(shí)間片中，一個(gè)時(shí)間片可以??完成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包的完整傳輸。如圖２．１所示，在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中，一個(gè)周期包含５個(gè)時(shí)間??片，第一個(gè)節(jié)點(diǎn)在周期內(nèi)醒來的時(shí)間片個(gè)數(shù)為１，第二個(gè)節(jié)點(diǎn)周期內(nèi)醒來的時(shí)間片個(gè)數(shù)??為２。其占空比分別為０．２和０．４。源節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)為它的中繼節(jié)點(diǎn)集合，用／ｏｒ，？來表??示。因此如圖２．２本文將節(jié)點(diǎn)／的端到端的傳輸延遲期望Ａ分解為兩個(gè)部分，一個(gè)是節(jié)??點(diǎn)ｆ到／ｏｒ，？的單跳傳輸延遲期望Ｄ丨，另一部分為從／叫到匯聚節(jié)點(diǎn)的傳輸延遲期望％。??因此我們得到了?＝?Ｄ丨＋?Ｄｆ。??ｒｒ＾ｆｒ§＾??Ｉ?■?ｒｉｒｒｉｒｉ?■?Ｉ??Ｔ??□休眠時(shí)間片??｜醒來時(shí)間片??圖２．１時(shí)間片分布；＾例??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｏｒ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｄｕｔｙ?Ｃｙｃｌｅ??本文的目標(biāo)是在保證端到端的傳輸延遲期望小于一定的傳輸延遲要求的前提??下，最小化全網(wǎng)的能量消耗。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量消耗主要是用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪??量消耗，其包含兩個(gè)部分一個(gè)是節(jié)點(diǎn)傳輸和接收數(shù)據(jù)，另外一個(gè)是節(jié)點(diǎn)的空閑監(jiān)聽，??最小化全網(wǎng)的能量消耗可以等同于最小化所有節(jié)點(diǎn)在周期內(nèi)醒來的時(shí)間片個(gè)數(shù)之和，??艮ＰＺｔＷ

表２．１列舉了本章節(jié)使用的主要符號(hào)及說明。??４端到端延遲測(cè)度??本章將詳細(xì)描述基于無線傳感器節(jié)點(diǎn)周期內(nèi)醒來時(shí)間片個(gè)數(shù)ｗ，？的延遲測(cè)度。首先在??２．４．１小節(jié)給出單跳的延遲期望，然后在第２．４．２小節(jié)基于單跳延遲給出端到端的延遲??望。??４．１單跳延遲期望??本節(jié)將首先給出機(jī)會(huì)路由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的單跳延遲期望。首先單跳延遲的定義??節(jié)點(diǎn)成功傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包到它的中繼集合所等待的時(shí)間片的數(shù)量乘以每個(gè)時(shí)間片的時(shí)??，由于每個(gè)時(shí)間片的時(shí)間是定值，因此只要求得在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)等待的時(shí)間片個(gè)數(shù)即??。等待的時(shí)間片包括兩部分，一個(gè)是傳輸失敗的時(shí)間片，另一個(gè)是節(jié)點(diǎn)休眠的時(shí)間??。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)的鏈路平均接收成功率在連續(xù)的兩次傳輸?shù)臅r(shí)間內(nèi)是保持不變的，因路狀態(tài)變化的時(shí)間是遠(yuǎn)大于一個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間［１２８，１２９］。用＃表示單跳延遲，執(zhí)〇表??它的期望。節(jié)點(diǎn)／的單跳延遲用兩個(gè)隨機(jī)變量來表示，一個(gè)是足來表示傳輸失敗的??一一

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在橋梁健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 俞姝穎,吳小兵,陳貴海,戴海鵬,洪衛(wèi)星.  軟件學(xué)報(bào). 2015(06)
[2]大規(guī)模RFID系統(tǒng)中一種能量有效的丟失標(biāo)簽快速檢測(cè)算法[J]. 張士庚,劉光亮,劉璇,王建新.  計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2014(02)

博士論文
[1]無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析與優(yōu)化[D]. 舒元超.浙江大學(xué) 2015



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