無(wú)線傳感網(wǎng)移動(dòng)接入與信息獲取優(yōu)化策略研究.pdf

1、在大規(guī)模異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中引入節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性能有效提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、生存時(shí)間、可靠性與覆蓋度?，F(xiàn)有針對(duì)異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性的研究主要面向容忍延遲(DelayTolerent)等類型的應(yīng)用，以最優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)能耗為目標(biāo)，不能很好解決移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的快速、無(wú)縫接入問(wèn)題，且無(wú)法有效滿足如城市軌道交通反恐等應(yīng)用中基于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的大數(shù)據(jù)量、實(shí)時(shí)傳感信息獲取要求。針對(duì)上述問(wèn)題，本文從快速移動(dòng)接入?yún)f(xié)議、移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)臨近分簇動(dòng)態(tài)調(diào)整、移動(dòng)自適應(yīng)跨層優(yōu)化設(shè)計(jì)等角度

2、出發(fā)，對(duì)大規(guī)模異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)接入和信息獲取優(yōu)化問(wèn)題展開研究。本文的主要貢獻(xiàn)如下： 首先，針對(duì)大規(guī)模異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)和固定節(jié)點(diǎn)混合組網(wǎng)問(wèn)題，在三層網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)下，提出了一種面向移動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的跨層協(xié)議?？蚣?，設(shè)計(jì)了支持移動(dòng)節(jié)點(diǎn)異構(gòu)組網(wǎng)的協(xié)議棧層間接口和功能模塊，并對(duì)移動(dòng)無(wú)線傳感網(wǎng)的應(yīng)用模式與應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了詳細(xì)的分析，為后續(xù)研究工作奠定基礎(chǔ)。 其次，針對(duì)大規(guī)模異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)快速接入

3、、移動(dòng)鏈路維護(hù)、匯聚節(jié)點(diǎn)周圍通信模式優(yōu)化等問(wèn)題，結(jié)合現(xiàn)有多種MAC協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種移動(dòng)自適應(yīng)MAC協(xié)議MA-MAC。該協(xié)議實(shí)現(xiàn)了低時(shí)延移動(dòng)接入，具備移動(dòng)鏈路自動(dòng)維護(hù)功能，并提供了一種自適應(yīng)工作模式調(diào)整機(jī)制以緩解移動(dòng)節(jié)點(diǎn)周圍的通信瓶頸問(wèn)題。仿真研究表明相對(duì)現(xiàn)有典型移動(dòng)MAC協(xié)議，MA-MAC極大提高了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與底層傳感節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交互性能，且資源要求低、可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)。 再次，針對(duì)現(xiàn)有大規(guī)模異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇協(xié)議無(wú)法有效支

4、持節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性和切換問(wèn)題，結(jié)合MA-MAC協(xié)議與雙重分簇DC-MAC協(xié)議，提出了一個(gè)基于分簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的移動(dòng)自適應(yīng)MAC協(xié)議MA-DC-MAC，并針對(duì)移動(dòng)信息獲取中存在的移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)附近聚播數(shù)據(jù)傳輸效率低等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)跨層優(yōu)化方案AOCMSN。仿真實(shí)驗(yàn)證明經(jīng)過(guò)AOCMSN優(yōu)化的MA-DC-MAC協(xié)議能夠大幅度提高移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)附近聚播數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏侣屎统晒β?，同時(shí)也降低了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延和能量消耗。 再次，針對(duì)中層無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

5、中固定與移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)混合組網(wǎng)問(wèn)題進(jìn)行深入分析，提出了一種基于混合匯聚節(jié)點(diǎn)的傳感信息獲取機(jī)制。該機(jī)制極大降低了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)路由維護(hù)方面的開銷。仿真研究表明相對(duì)于固定傳感器網(wǎng)絡(luò)，使用該信息獲取機(jī)制的混合網(wǎng)絡(luò)在不同負(fù)載下能獲得較高的數(shù)據(jù)傳輸成功率和較低的平均數(shù)據(jù)傳輸延遲，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間也大幅延長(zhǎng)。 最后，為有效展開異構(gòu)、移動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，基于Qualnet仿真軟件搭建了一個(gè)高逼真度的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)，提供了節(jié)點(diǎn)能耗模