轻载型自组织无线传感器网络可靠性研究

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无线传感器网络(WSN)是近年来无线通信领域的一个研究热点。在WSN应用中,有限的能量是WSN设计中最大困难,所以现存的很多WSN协议,都把优化能耗作为首要目标,并且默认部分数据的传输失败不会影响网络的整体性能。这种假设对于一些WSN的应用背景是成立的,但是对于诸如化学物质、有害气体监测等领域,节点采集到的数据能否传到Sink节点十分重要。而WSN工作环境恶劣,其信道质量差、网络容易拥塞、节点易损坏,这就使得数据传输失败的可能性大大增加。在此背景下,本论文对轻载型WSN网络可靠性进行了深入研究。 本论文共分为六章,其中重点是第三、四、五章。 第一章是绪论。首先介绍了无线传感器网络的基本概念,网络架构及其相较于传统网络的自身特点,其次简要介绍了当前无线传感器网络的关键技术,并介绍了无线传感器网络在各个领域中广泛应用。最后简述了论文的研究安排。 在第第二章,介绍了影响无线传感器网络可靠性的三大因素和与之相关的两大技术。首先介绍了影响无线传感器网络可靠性因素,包括三点:信道错误、网络拥塞和拓扑变化;然后针对信道错误,介绍了无线传感器网络路由技术;其次是针对网络拥塞重点介绍了无线传感器网络的拥塞控制相关概念、设计目标及其热点难点。 第三章为全文的重点,针对信道错误,提出了基于链路质量的能效可靠性路由,利用链路信息,选择最佳链路转发数据以避免信道错误产生的严重影响。本章是在分析了基于链路质量的LQER路由算法的缺失的基础上,提出基于链路质量的能效可靠性路由算法,使网络的可靠性得到提高,并通过OPNET仿真软件建模仿真,进行了验证。 第四章研究了WSN网络拥塞控制。针对网络中存在的路由选择性引起的“冷区”和“热区”问题,其实质是链路质量的差异造成局部数据拥塞,节点负荷不均匀的状况,提出了针对性的网络拥塞控制机制:拥塞弱化虚拟链路质量拥塞控制机制,从而使网络中的局部拥塞得以分流缓解消除,提高网络性能。 第五章在分析了多种可靠性路由算法的基础上,进行了综合性能对比,并抓住几种可靠性路由算法的性能特征及其相似性,在网络中通过业务指标切换不同的路由算法,从而在满足各种业务指标的情况下使网络的整体性能得到提高。 第六章是总结了全文的工作,并对进一步工作做了展望。
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