采集樹網(wǎng)絡(luò)中可靠數(shù)據(jù)采集與配置研究.pdf

1、電子器件制造工藝和無線通信技術(shù)的發(fā)展，使大量具有微處理能力的微型傳感器節(jié)點組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸成為工業(yè)界和學(xué)術(shù)界研究的熱點問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集信息獲取、處理和傳輸為一體，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境監(jiān)控、生物醫(yī)療、城市管理和搶險救災(zāi)等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。數(shù)據(jù)傳輸是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和實現(xiàn)中的一個關(guān)鍵問題，它決定了數(shù)據(jù)包如何經(jīng)過多跳步路由成功地傳輸?shù)侥康墓?jié)點，對網(wǎng)絡(luò)的性能有重要影響。
　　 隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的多樣性

2、，復(fù)合型的應(yīng)用越來越普遍。一神應(yīng)用不是單純實現(xiàn)一個功能，而是多個功能的集合，許多成熟的協(xié)議在融入到此復(fù)合型應(yīng)用中時，達(dá)到的結(jié)果與研究結(jié)果相差很大，有些協(xié)議在某些應(yīng)用中甚至不能用。因此，根據(jù)不同應(yīng)用的特點設(shè)計相應(yīng)的協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計的基本問題之一。
　　 本文圍繞無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中周期性數(shù)據(jù)采集和命令式數(shù)據(jù)配置這類復(fù)合型的應(yīng)用作了深入研究，在國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，圍繞可靠性的實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)配置提出了幾種有效的解決

3、方案，論文主要作了以下幾方面的工作。
　　 1.論文提出了一種完全分布式的多信道傳輸協(xié)議。根據(jù)采集樹網(wǎng)絡(luò)的特點，使用多信道傳輸策略，有效解決了單信道傳輸時網(wǎng)絡(luò)中存在的路徑干擾問題，同時提高了系統(tǒng)的吞吐量。該協(xié)議從鏈路質(zhì)量估計、鄰居表同步管理、數(shù)據(jù)管理、發(fā)送隊列處理、信標(biāo)發(fā)送及路徑維護(hù)各方面進(jìn)行設(shè)計，充分發(fā)揮多信道傳輸?shù)膬?yōu)勢，減少了信道傳輸間的相互干擾，提高了采集樹網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br>　　 2.在前面研究的基礎(chǔ)上，提

4、出了一種分布式的多路徑傳輸協(xié)議。該協(xié)議根據(jù)路徑的相關(guān)因子，選擇與主路徑最大不相關(guān)的路徑作為備用路徑;并通過在數(shù)據(jù)包中添加路徑標(biāo)示的方法，標(biāo)記數(shù)據(jù)傳輸選擇的路徑。
　　 3.針對拓?fù)鋭邮帉Σ杉瘶渚W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸可靠性的影響，提出了一種拓?fù)鋭邮幙刂撇呗?。本策略首先根?jù)節(jié)點的鄰居個數(shù)，建立節(jié)點的可用容量估計模型;另外，提出了一種利用三次握手協(xié)議選擇父節(jié)點的方法，利用該方法，可以將每個節(jié)點的流量負(fù)載控制在一個合理的范圍內(nèi)，使其不超過節(jié)點的可

5、用容量;最后，提出了一種根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況自適應(yīng)地調(diào)整節(jié)點可用容量估計的維護(hù)方法，利用該方法，每個節(jié)點隨著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化，持續(xù)地調(diào)整自己的可用容量估計。
　　 4.針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的周期性數(shù)據(jù)采集和命令式數(shù)據(jù)配置這種復(fù)合型應(yīng)用，在前面研究的基礎(chǔ)上，提出了一種在數(shù)據(jù)采集期間進(jìn)行數(shù)據(jù)配置的方案。首先，對采集樹協(xié)議做了相應(yīng)的修改，利用捎帶技術(shù)，將節(jié)點的父節(jié)點信息附加在數(shù)據(jù)包頭，傳送到基站，在每個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)到基站后，基站掌握了全網(wǎng)的

6、拓?fù)湫畔?另外，在基站收集的全局拓?fù)湫畔⒌幕A(chǔ)上，提出了三種不同的適用于采集樹下的數(shù)據(jù)配置方法;最后，利用基站采集的全局拓?fù)湫畔⒓疤岢龅娜N數(shù)據(jù)配置方法，提出了一種低消耗、高可靠的數(shù)據(jù)配置方案。
　　 綜上所述，本文根據(jù)采集樹網(wǎng)絡(luò)的特點，針對周期性數(shù)據(jù)采集和命令式數(shù)據(jù)配置這種復(fù)合型應(yīng)用，提出了三種提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性的方法和一種數(shù)據(jù)配置方案。利用多信道技術(shù)、多路徑傳播技術(shù)、拓?fù)鋭邮幙刂撇呗蕴岣吡藬?shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在此基礎(chǔ)上提出了一