本文關(guān)鍵詞：基于可塑性干擾的無線網(wǎng)絡(luò)同步傳輸技術(shù)和應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在無線網(wǎng)絡(luò)中,基于可塑性干擾的同步傳輸(CIST)具有廣泛應(yīng)用前景�？伤苄愿蓴_要求多個(gè)發(fā)送者同時(shí)發(fā)送相同的數(shù)據(jù)包到一個(gè)共同的接收者,并且多個(gè)發(fā)送者的最大時(shí)間間隔小于一個(gè)參考門限(對(duì)于IEEE 802.15.4通信方式,該門限為0.5μs),此時(shí)共同的接收節(jié)點(diǎn)可以高概率將該數(shù)據(jù)包解析。對(duì)網(wǎng)絡(luò)洪泛、時(shí)鐘同步、ACK包確認(rèn)等應(yīng)用,CIST避免同層節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)溝通的成本,進(jìn)而增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)并發(fā)、降低傳輸延遲、提高同步精度。本文圍繞CIST關(guān)鍵技術(shù),并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)洪泛、時(shí)間同步的應(yīng)用需求,主要完成如下工作:從理論建模和波形分析揭示可塑性干擾產(chǎn)生的根本原因,提出增強(qiáng)型可塑性干擾(Disco)的概念,并在有損和無損鏈路條件下推導(dǎo)出CI和Disco產(chǎn)生的充分條件。在商業(yè)現(xiàn)成的無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通過Triggercast協(xié)議實(shí)現(xiàn)Disco。Triggercast補(bǔ)償路徑傳播時(shí)延和射頻處理時(shí)延,具有95%概率達(dá)到250ns的時(shí)間同步精度。在收包率僅為5%的有損鏈路下,Triggercast將7個(gè)同步傳輸?shù)氖瞻侍岣叩?0%,實(shí)現(xiàn)僅通過控制節(jié)點(diǎn)同步性,便改變現(xiàn)有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的目的,可用于機(jī)會(huì)路由性能。從理論上證明基于可塑性干擾的網(wǎng)絡(luò)洪泛存在可擴(kuò)展性問題,即隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大或節(jié)點(diǎn)密度提高,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)收包率急劇下降。以格型網(wǎng)絡(luò)為例,從理論上證明Glossy在此拓?fù)湎?節(jié)點(diǎn)收包率存在下界(94.5%)。提出基于拓?fù)淇刂频暮榉簠f(xié)議SCIF和EACIF,通過構(gòu)建骨架結(jié)構(gòu),對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選擇和控制,提高節(jié)點(diǎn)收包率。仿真分析表明,在均勻拓?fù)湎?SCIF將Glossy的收包率從26%提高到97%。在CitySee拓?fù)湎?EACIF相比Glossy節(jié)省64.0%的平均工作時(shí)間。由于不確定性的MAC層接入延遲和中間節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘不穩(wěn)定的影響,時(shí)間同步通常被認(rèn)為耗時(shí)并且誤差大。基于可塑性干擾,本文實(shí)現(xiàn)高精度、無侵入、直接與匯聚節(jié)點(diǎn)“虛擬”同步的時(shí)間同步協(xié)議DMH。DMH通過預(yù)測工作時(shí)隙、拓?fù)淇刂频木W(wǎng)絡(luò)洪泛、射頻直接轉(zhuǎn)發(fā),從時(shí)間、空間、操作系統(tǒng)三個(gè)維度提高Glossy與現(xiàn)有協(xié)議的兼容性,并降低功耗。CitySee的仿真實(shí)驗(yàn)表明DMH協(xié)議的平均工作時(shí)間是Glossy的18.5%。另外,理論分析和測試平臺(tái)實(shí)驗(yàn)證明,DMH協(xié)議直接使用匯聚節(jié)點(diǎn)的時(shí)間戳,不受中間節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘不穩(wěn)定的影響,并且全局同步誤差隨跳數(shù)增加呈線性增加。而目前最好的FTSP協(xié)議,其全局同步誤差隨跳數(shù)呈指數(shù)增加。
【關(guān)鍵詞】：可塑性干擾 同步傳輸 網(wǎng)絡(luò)洪泛 時(shí)間同步 無線傳感網(wǎng)
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN92
【目錄】：

• 摘要3-4
• abstract4-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 研究背景及意義11-16
• 1.2 相關(guān)論文研究16-21
• 1.2.1 同步傳輸技術(shù)16-17
• 1.2.2 網(wǎng)絡(luò)洪泛技術(shù)17-19
• 1.2.3 時(shí)間同步技術(shù)19-21
• 1.3 論文主要工作21-25
• 1.3.1 研究對(duì)象與系統(tǒng)假設(shè)21-22
• 1.3.2 研究思路22-24
• 1.3.3 論文結(jié)構(gòu)與主要貢獻(xiàn)24-25
• 第2章 可塑性干擾理論分析和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)25-60
• 2.1 研究動(dòng)機(jī)25-28
• 2.2 同步傳輸實(shí)驗(yàn)28-31
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)場景設(shè)計(jì)28
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果28-31
• 2.3 理論分析31-39
• 2.3.1 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)物理層描述31-32
• 2.3.2 捕獲效應(yīng)和數(shù)據(jù)包嵌套的SINR模型32-33
• 2.3.3 在無損鏈路下的可塑性干擾理論分析33-37
• 2.3.4 在有損鏈路下的可塑性干擾理論分析37-39
• 2.4 研究挑戰(zhàn)39-40
• 2.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)介紹40-42
• 2.5.1 Tmote Sky傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)40-41
• 2.5.2 Contiki OS操作系統(tǒng)41-42
• 2.6 CI和Disco的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)42-50
• 2.6.1 無線觸發(fā)廣播(Triggercast)機(jī)制42-43
• 2.6.2 時(shí)延分析43-44
• 2.6.3 碼片級(jí)別同步CLS算法44-48
• 2.6.4 鏈路選擇排列LSA算法48-50
• 2.7 實(shí)驗(yàn)性能分析50-58
• 2.7.1 時(shí)鐘補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)50-52
• 2.7.2 可塑性干擾性能實(shí)驗(yàn)52-57
• 2.7.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)驗(yàn)57-58
• 2.8 討論和總結(jié)58-60
• 第3章 基于可塑性干擾的可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)洪泛60-90
• 3.1 研究動(dòng)機(jī)60-66
• 3.1.1 網(wǎng)絡(luò)洪泛概述60-61
• 3.1.2 基于可塑性干擾的網(wǎng)絡(luò)洪泛61-62
• 3.1.3 研究大規(guī)模無線傳感網(wǎng)的意義62-63
• 3.1.4 應(yīng)用場景63-65
• 3.1.5 可擴(kuò)展性65-66
• 3.2 大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中的可擴(kuò)展性問題66-78
• 3.2.1 系統(tǒng)假設(shè)66
• 3.2.2 最差拓?fù)湎碌氖瞻史治?/span>66-73
• 3.2.3 CIBF在格型網(wǎng)絡(luò)下的理論分析73-78
• 3.3 通過拓?fù)淇刂铺岣咝阅芸蓴U(kuò)展性78-82
• 3.3.1 SCIF協(xié)議78-81
• 3.3.2 EACIF協(xié)議81-82
• 3.4 仿真性能評(píng)估82-86
• 3.5 討論與總結(jié)86-90
• 3.5.1 延遲最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)洪泛協(xié)議86-88
• 3.5.2 討論和后續(xù)工作88-90
• 第4章 基于可塑性干擾的非侵入時(shí)間同步90-111
• 4.1 時(shí)間同步概述90-93
• 4.1.1 為什么需要時(shí)間同步？90-91
• 4.1.2 時(shí)間同步主要問題和挑戰(zhàn)91-92
• 4.1.3 晶振特性分析92-93
• 4.2 DMH協(xié)議主要思想93-97
• 4.2.1 系統(tǒng)基本假設(shè)93-94
• 4.2.2 地鐵和汽車94-95
• 4.2.3 非侵入性(non-invasive)協(xié)議95-97
• 4.3 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)97-102
• 4.3.1 應(yīng)用層設(shè)計(jì)97-98
• 4.3.2 射頻直接轉(zhuǎn)發(fā)98-100
• 4.3.3 預(yù)測工作時(shí)隙100-101
• 4.3.4 EACIF網(wǎng)絡(luò)洪泛101-102
• 4.4 性能分析102-104
• 4.4.1 全局同步誤差102-103
• 4.4.2 中間節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘不穩(wěn)定性影響103-104
• 4.5 性能評(píng)估104-109
• 4.6 總結(jié)109-111
• 第5章 總結(jié)和展望111-115
• 5.1 研究總結(jié)111-113
• 5.2 研究展望113-115
• 參考文獻(xiàn)115-121
• 致謝121-125
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果125-126

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳海明;崔莉;謝開斌;;物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)方法的比較研究[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2013年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 盛李立;基于Contiki操作系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];武漢工程大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于可塑性干擾的無線網(wǎng)絡(luò)同步傳輸技術(shù)和應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：258785