無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中跨層節(jié)能算法研究

【摘要】： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)和無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,成為計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域一個活躍的研究分支,在軍事和民用中開始得到廣泛的應(yīng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量低成本、低能耗、體積小且具有一定計(jì)算能力和組網(wǎng)能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成。傳感器節(jié)點(diǎn)一般依靠電池供電,其能量有限并且由于工作環(huán)境等因素的限制難以更換,因此,如何高效節(jié)約能量來最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的首要問題。 目前的節(jié)能算法大都基于分層網(wǎng)絡(luò)模型,在某一層單獨(dú)設(shè)計(jì)節(jié)能算法,忽略了不同層之間的協(xié)同工作的重要性,導(dǎo)致其節(jié)能算法執(zhí)行效率低下和資源浪費(fèi)嚴(yán)重。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種面向應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò),試圖設(shè)計(jì)通用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是不太合適的。本文研究和實(shí)現(xiàn)了基于跨層調(diào)度的數(shù)據(jù)融合算法,基于跨層節(jié)能思路,在原有分層模型的基礎(chǔ)上將MAC層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議進(jìn)行統(tǒng)一整體設(shè)計(jì),使得每一層都可以利用其它層的信息,能夠取得更好的節(jié)能效果。 基于跨層調(diào)度的數(shù)據(jù)融合算法根據(jù)建立的路由樹,制定無碰撞的數(shù)據(jù)發(fā)送調(diào)度方案,為每一個數(shù)據(jù)鏈路分配合理的時間片,從而為每一個傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)置合理的等待時間,避免了同級的兄弟傳感器節(jié)點(diǎn)由于等待時間相同而發(fā)生碰撞,提高了多級數(shù)據(jù)融合的效率。通過在仿真平臺OMNET++上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),將提出的跨層節(jié)能算法與S-MAC進(jìn)行了性能比較,仿真結(jié)果表明本文提出的跨層節(jié)能算法具有節(jié)能效果明顯、延遲小并且吞吐量大的優(yōu)點(diǎn)。 【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 跨層節(jié)能算法 數(shù)據(jù)融合 生命周期
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-14
• 1.1 項(xiàng)目來源11
• 1.2 研究課題的目的與意義11-12
• 1.3 研究內(nèi)容12-13
• 1.4 本文主要工作13
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)13-14
• 第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能和數(shù)據(jù)融合算法14-30
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)14-20
• 2.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)14-15
• 2.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和挑戰(zhàn)15-17
• 2.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能評價指標(biāo)17-18
• 2.1.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)18-20
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能算法20-26
• 2.2.1 路由協(xié)議20-23
• 2.2.2 MAC 協(xié)議23-25
• 2.2.3 跨層節(jié)能算法25-26
• 2.3 數(shù)據(jù)融合26-29
• 2.3.1 數(shù)據(jù)融合的分類26-28
• 2.3.2 數(shù)據(jù)融合與路由方式28
• 2.3.3 數(shù)據(jù)融合樹的構(gòu)造28-29
• 2.4 小結(jié)29-30
• 第3章 基于跨層調(diào)度的數(shù)據(jù)融合算法研究30-43
• 3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的跨層節(jié)能算法30-34
• 3.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分層模型30-32
• 3.1.2 能耗分析32
• 3.1.3 采用跨層節(jié)能算法的必要性和合理性32-33
• 3.1.4 跨層節(jié)能算法需要考慮的因素33-34
• 3.2 多級融合同步協(xié)議及其存在的問題34-36
• 3.3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型及相關(guān)定義36-37
• 3.3.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型36-37
• 3.3.2 相關(guān)的定義37
• 3.4 基于跨層調(diào)度的數(shù)據(jù)融合算法37-38
• 3.5 基于跨層調(diào)度的數(shù)據(jù)融合算法實(shí)現(xiàn)38-41
• 3.5.1 建立和重配置階段38-41
• 3.5.2 平穩(wěn)調(diào)度階段41
• 3.6 小結(jié)41-43
• 第4章 仿真實(shí)驗(yàn)與性能分析43-51
• 4.1 OMNET++的仿真原理43-45
• 4.1.1 OMNET++簡介43
• 4.1.2 OMNET++的基本組件43-45
• 4.1.3 OMNET++仿真的建立和運(yùn)行45
• 4.2 OMNET++環(huán)境下的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真45-47
• 4.2.1 建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)45-46
• 4.2.2 定義節(jié)點(diǎn)模塊46-47
• 4.3 仿真結(jié)果和性能分析47-49
• 4.3.1 仿真場景47-48
• 4.3.2 性能評價指標(biāo)48
• 4.3.3 仿真結(jié)果與性能分析48-49
• 4.4 小結(jié)49-51
• 結(jié)論51-53
• 1.本文工作總結(jié)51
• 2.下一步工作展望51-53
• 參考文獻(xiàn)53-57
• 致謝57-58
• 附錄 A (攻讀碩士期間發(fā)表論文)58

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