本文關(guān)鍵詞：低功耗無(wú)線鏈路相關(guān)性的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái),低功耗無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展使得低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)成為一種新的計(jì)算模式,在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。在低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為多條無(wú)線鏈路之間的收包情況是相互獨(dú)立的。然而最近一系列前沿工作表明,多條無(wú)線鏈路的收包情況間并非是相互獨(dú)立的關(guān)系,而是具有一定相關(guān)性的。這種同一節(jié)點(diǎn)出發(fā)的多條鏈路上的收包和丟包之間的相關(guān)性被稱為“無(wú)線鏈路相關(guān)性”。無(wú)線鏈路相關(guān)性對(duì)于絕大部分低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議具有十分重要的影響,如洪泛協(xié)議、機(jī)會(huì)路由協(xié)議等,可廣泛地用于改善多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的性能,引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注和研究。研究無(wú)線鏈路相關(guān)性的重要意義在于利用這種鏈路特征對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行性能優(yōu)化�，F(xiàn)有的研究工作主要集中于利用無(wú)線鏈路相關(guān)性優(yōu)化特定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,缺乏對(duì)無(wú)線鏈路相關(guān)性的準(zhǔn)確測(cè)量和性能建模等共性問(wèn)題的深入研究,存在測(cè)量精度不高、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議性能模型不精確等問(wèn)題,從而導(dǎo)致現(xiàn)有利用鏈路相關(guān)性的協(xié)議優(yōu)化工作無(wú)法達(dá)到預(yù)期的優(yōu)化效果。為此,本文針對(duì)無(wú)線鏈路相關(guān)性的準(zhǔn)確測(cè)量、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議性能模型和協(xié)議優(yōu)化應(yīng)用等三個(gè)核心的共性問(wèn)題展開(kāi)研究。(1)無(wú)線鏈路相關(guān)性測(cè)量。要利用鏈路相關(guān)性優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,首先需要能夠準(zhǔn)確地測(cè)量鏈路相關(guān)性�，F(xiàn)有大部分研究工作利用周期性信標(biāo)包對(duì)鏈路相關(guān)性進(jìn)行測(cè)量,這種方式缺乏對(duì)鏈路相關(guān)性的模型刻畫(huà),存在測(cè)量精度較差的問(wèn)題；本文通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和分析探索了無(wú)線鏈路相關(guān)性的成因及影響因素,并考慮這些影響因素,結(jié)合物理層和網(wǎng)絡(luò)層的參數(shù)信息建立了無(wú)線鏈路相關(guān)性刻畫(huà)模型CorModel�；贑orModel,本文進(jìn)一步設(shè)計(jì)了精確的無(wú)線鏈路相關(guān)性測(cè)量方法。相比于現(xiàn)有測(cè)量方法,本文提出的方法提供了更加準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。不僅如此,本文針對(duì)資源受限的低功耗節(jié)點(diǎn)平臺(tái)提出了輕量級(jí)的近似算法,支持在節(jié)點(diǎn)端進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。本文該項(xiàng)工作發(fā)表在CCF A類(lèi)國(guó)際會(huì)議IEEE INFOCOM 2015上。(2)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議性能建模。關(guān)于無(wú)線鏈路相關(guān)性對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的影響,現(xiàn)有工作往往采用定性分析,而缺乏定量的模型分析。而同時(shí),現(xiàn)有的定量的協(xié)議性能模型并未有效考慮鏈路相關(guān)性的影響,導(dǎo)致其性能建模并不準(zhǔn)確。為此,本文通過(guò)綜合考慮鏈路相關(guān)性、鏈路質(zhì)量和鏈路的時(shí)間分布等鏈路特征對(duì)基于廣播和任播的兩類(lèi)協(xié)議建立了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議性能模型。該模型揭示了包括鏈路相關(guān)性在內(nèi)的鏈路特征與協(xié)議性能之間的關(guān)系,能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)給定網(wǎng)絡(luò)條件下的協(xié)議性能,從而進(jìn)一步支持上層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的性能優(yōu)化。本文該方面工作發(fā)表在CCFB類(lèi)國(guó)際會(huì)議IEEE SECON和SCI期刊Sensors上。(3)利用鏈路相關(guān)性優(yōu)化的數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議。本文以數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議為典型案例,研究鏈路相關(guān)性在協(xié)議優(yōu)化方面的應(yīng)用。數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議是基于廣播的協(xié)議,鏈路相關(guān)性對(duì)其協(xié)議性能具有重要影響,而現(xiàn)有分發(fā)協(xié)議未能考慮此影響,導(dǎo)致分發(fā)效率不高。為此,本文首先定量地分析鏈路相關(guān)性對(duì)數(shù)據(jù)分發(fā)過(guò)程中的兩個(gè)核心步驟的影響：轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)選擇和編碼傳輸策略。之后,結(jié)合鏈路相關(guān)性的信息,本文提出了考慮鏈路相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)制和動(dòng)態(tài)編碼策略,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了高效可靠的數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議。相比現(xiàn)有的研究工作,本文提出的方法在完成時(shí)間、總發(fā)包量等方面有效提高了數(shù)據(jù)分發(fā)的協(xié)議性能。本文該方面工作發(fā)表在JCR一區(qū)SCI期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics上。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 傳感器網(wǎng)絡(luò) 無(wú)線鏈路相關(guān)性 刻畫(huà)模型 無(wú)線鏈路測(cè)量 網(wǎng)絡(luò)性能模型 數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN915.04
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-21
• 1.1 研究背景14-17
• 1.1.1 低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)14-15
• 1.1.2 無(wú)線鏈路相關(guān)性15-17
• 1.2 研究目的與研究?jī)?nèi)容17-19
• 1.2.1 準(zhǔn)確輕量級(jí)的測(cè)量方法18
• 1.2.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議性能建模18-19
• 1.2.3 利用鏈路相關(guān)性優(yōu)化的數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議19
• 1.3 論文組織19-21
• 第2章 相關(guān)工作21-30
• 2.1 鏈路相關(guān)性定義及刻畫(huà)指標(biāo)21-24
• 2.1.1 κ指標(biāo)22
• 2.1.2 基于條件概率的指標(biāo)22-23
• 2.1.3 其他指標(biāo)23-24
• 2.2 測(cè)量方法24
• 2.2.1 基于beacon的測(cè)量方法24
• 2.2.2 與本文的不同之處24
• 2.3 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能模型24-27
• 2.3.1 任播性能aETX25-26
• 2.3.2 廣播/多播性能bETX26-27
• 2.3.3 與本文的不同之處27
• 2.4 協(xié)議應(yīng)用27-30
• 2.4.1 洪泛協(xié)議27-28
• 2.4.2 機(jī)會(huì)路由協(xié)議28-29
• 2.4.3 與本文的不同之處29-30
• 第3章 準(zhǔn)確輕量級(jí)的測(cè)量方法30-54
• 3.1 需求與挑戰(zhàn)30-31
• 3.2 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)31-46
• 3.2.1 影響因素研究31-35
• 3.2.2 刻畫(huà)模型35-39
• 3.2.3 k-approximation近似算法39-42
• 3.2.4 CorModel擴(kuò)展42-43
• 3.2.5 輕量級(jí)測(cè)量機(jī)制43-45
• 3.2.6 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化45-46
• 3.3 性能評(píng)價(jià)46-52
• 3.3.1 驗(yàn)證方法設(shè)計(jì)46-47
• 3.3.2 模型準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)47-49
• 3.3.3 案例研究：機(jī)會(huì)路由協(xié)議49-51
• 3.3.4 案例研究：數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第4章 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議性能建模54-78
• 4.1 需求與挑戰(zhàn)54-56
• 4.2 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)56-70
• 4.2.1 鏈路特征分析56-61
• 4.2.2 總體設(shè)計(jì)61-62
• 4.2.3 針對(duì)單播/任播的性能建模62-63
• 4.2.4 針對(duì)廣播/多播的性能建模63-65
• 4.2.5 案例分析1：基于3DW的精確路由65-66
• 4.2.6 案例分析2：基于3DW的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)生成模型66-70
• 4.3 性能評(píng)價(jià)70-77
• 4.3.1 驗(yàn)證方法設(shè)計(jì)70-71
• 4.3.2 模型精度評(píng)價(jià)71-73
• 4.3.3 模型計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)73-74
• 4.3.4 案例分析1：基于3DW的機(jī)會(huì)路由協(xié)議74-75
• 4.3.5 案例分析2：基于3DW的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)生成模型75-77
• 4.4 本章小結(jié)77-78
• 第5章 利用鏈路相關(guān)性優(yōu)化的數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議78-112
• 5.1 需求與挑戰(zhàn)78-83
• 5.1.1 轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)選擇79-81
• 5.1.2 編碼策略81-82
• 5.1.3 數(shù)據(jù)傳輸策略82-83
• 5.2 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)83-97
• 5.2.1 總體設(shè)計(jì)83
• 5.2.2 初始化階段83-87
• 5.2.3 建立相關(guān)樹(shù)結(jié)構(gòu)87-88
• 5.2.4 編碼策略選擇88-92
• 5.2.5 高效數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制92-93
• 5.2.6 輕量級(jí)可靠性保障93-95
• 5.2.7 與802.15.4e協(xié)議的兼容性擴(kuò)展95-97
• 5.3 性能評(píng)價(jià)97-110
• 5.3.1 驗(yàn)證方法設(shè)計(jì)97-99
• 5.3.2 選擇性編碼策略評(píng)價(jià)99-100
• 5.3.3 權(quán)重指標(biāo)α的影響100-101
• 5.3.4 鏈路估計(jì)101-102
• 5.3.5 與Correlated Flooding的對(duì)比102-103
• 5.3.6 與Deluge和Rateless Deluge的對(duì)比103-108
• 5.3.7 基于802.15.4e協(xié)議的性能評(píng)價(jià)108-109
• 5.3.8 討論109-110
• 5.4 本章小結(jié)110-112
• 第6章 總結(jié)及展望112-114
• 6.1 全文總結(jié)及創(chuàng)新點(diǎn)112-113
• 6.2 未來(lái)工作113-114
• 參考文獻(xiàn)114-124
• 攻讀博士學(xué)位期間主要的研究成果124-126
• 致謝126-127

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  本文關(guān)鍵詞：低功耗無(wú)線鏈路相關(guān)性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：374503