無線傳感器網(wǎng)絡QoS體系研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡,一個全世界高度關注的全新研究領域,不僅是一項全新的網(wǎng)絡技術,而且是傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和通信技術的多學科、多技術相互滲透融合的科學產(chǎn)物.它是對傳統(tǒng)計算機網(wǎng)絡計算模式和設計模式的全面革新.因此無線傳感器網(wǎng)絡從節(jié)點構成到網(wǎng)絡體系結構都有著自身的特點.而傳感器網(wǎng)絡的自組織性、微型性、低成本、靈活性等特點使它具有非常廣闊的應用前景和研究空間. 目前對無線傳感器網(wǎng)絡的研究尚處于起步階段,很多問題需

2、要解決.本文在總結現(xiàn)有技術和研究的基礎上,提出建立無線傳感器網(wǎng)絡Qos體系的觀點,并對其中主要的網(wǎng)絡能耗,網(wǎng)絡組網(wǎng)和路出等關鍵問題進行了研究和探索.其中主要的研究內(nèi)容和貢獻如下: 1.從無線傳感器網(wǎng)絡結構,網(wǎng)絡特點,應用領域、主要研究方向和研究動態(tài)多方向對無線傳感器網(wǎng)絡進行詳細闡述,在已有研究基礎上提出無線傳感器網(wǎng)絡的QoS體系結構摸型,并指出體系中各功能模塊的意義和內(nèi)在聯(lián)系,使無線傳感器QoS體系完善成為一個完備的系統(tǒng).從理論

3、上為無線傳感器網(wǎng)絡由目前的研究型網(wǎng)絡到今后必然實現(xiàn)的應用型網(wǎng)絡的轉換提供保障. 2.建立無線傳感器網(wǎng)絡傳輸能量模型與傳感器節(jié)點傳輸能量模型,從全網(wǎng)絡高度理論計算數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡總能耗,并在分析中引入節(jié)點距離期望的概念,建立逐級楔形多跳轉發(fā)模型,從而更精確的計算網(wǎng)絡中每一層中節(jié)點的平均能耗.在理論計算基礎上得出不同傳輸模式對網(wǎng)絡性能的影響的階段性結論. 在此基礎上,為進一步提高網(wǎng)絡運行性能,將數(shù)據(jù)融合機制引入多跳傳輸模型.根據(jù)

4、融合強度不同,建立三種融合機制的能耗建摸,理論計算新模型下的網(wǎng)絡總能耗和單節(jié)點能耗,得出階段性結論,為實現(xiàn)QoS體系下的高層通信協(xié)議開發(fā)作理論基礎. 3.提出在無線傳感器網(wǎng)絡中只有組網(wǎng)算法和路出算法相配合才能更了實現(xiàn)QoS體系的思想.設計了基于極大獨立集監(jiān)測網(wǎng)格劃分算法(RMIS-WSN-CA),理論論證算法的正確性和有效性.并基于可嵌入包裝問題模型對影響監(jiān)測網(wǎng)格特性的兩個參數(shù)(監(jiān)測網(wǎng)格規(guī)模和監(jiān)測網(wǎng)格生存周期)進行理論計算,以指

5、導實際網(wǎng)格劃分.在采用RMIS-WSN-CA劃分監(jiān)測網(wǎng)格的基礎上,依網(wǎng)絡能量模型理論分析結論給出適合無線傳感器網(wǎng)絡的基于簇樹的網(wǎng)絡邏輯拓撲結構. 4.針對無線傳感器網(wǎng)絡路由算法特點創(chuàng)新性的提出無線傳感器網(wǎng)絡超圖模型以及建立在超圖模型上的Qos體系分類路由模型.針對應用中的同步無線傳感器網(wǎng)絡和異步傳感器網(wǎng)絡,設計了基于最小生成超樹的同步WSN 網(wǎng)絡分類路由算法(MSHT-SN-DCRA)和異步WSN網(wǎng)絡分類路由算法(MSI-IT-