無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)QoS體系研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),一個(gè)全世界高度關(guān)注的全新研究領(lǐng)域,不僅是一項(xiàng)全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),而且是傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)的多學(xué)科、多技術(shù)相互滲透融合的科學(xué)產(chǎn)物.它是對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式和設(shè)計(jì)模式的全面革新.因此無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)從節(jié)點(diǎn)構(gòu)成到網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)都有著自身的特點(diǎn).而傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織性、微型性、低成本、靈活性等特點(diǎn)使它具有非常廣闊的應(yīng)用前景和研究空間. 目前對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究尚處于起步階段,很多問(wèn)題需

2、要解決.本文在總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)和研究的基礎(chǔ)上,提出建立無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)Qos體系的觀點(diǎn),并對(duì)其中主要的網(wǎng)絡(luò)能耗,網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和路出等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究和探索.其中主要的研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)如下: 1.從無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn),應(yīng)用領(lǐng)域、主要研究方向和研究動(dòng)態(tài)多方向?qū)o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行詳細(xì)闡述,在已有研究基礎(chǔ)上提出無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的QoS體系結(jié)構(gòu)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(wú)線傳感器QoS體系完善成為一個(gè)完備的系統(tǒng).從理論

3、上為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由目前的研究型網(wǎng)絡(luò)到今后必然實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用型網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換提供保障. 2.建立無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸能量模型與傳感器節(jié)點(diǎn)傳輸能量模型,從全網(wǎng)絡(luò)高度理論計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)總能耗,并在分析中引入節(jié)點(diǎn)距離期望的概念,建立逐級(jí)楔形多跳轉(zhuǎn)發(fā)模型,從而更精確的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中每一層中節(jié)點(diǎn)的平均能耗.在理論計(jì)算基礎(chǔ)上得出不同傳輸模式對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響的階段性結(jié)論. 在此基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行性能,將數(shù)據(jù)融合機(jī)制引入多跳傳輸模型.根據(jù)

4、融合強(qiáng)度不同,建立三種融合機(jī)制的能耗建摸,理論計(jì)算新模型下的網(wǎng)絡(luò)總能耗和單節(jié)點(diǎn)能耗,得出階段性結(jié)論,為實(shí)現(xiàn)QoS體系下的高層通信協(xié)議開(kāi)發(fā)作理論基礎(chǔ). 3.提出在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中只有組網(wǎng)算法和路出算法相配合才能更了實(shí)現(xiàn)QoS體系的思想.設(shè)計(jì)了基于極大獨(dú)立集監(jiān)測(cè)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(wèn)題模型對(duì)影響監(jiān)測(cè)網(wǎng)格特性的兩個(gè)參數(shù)(監(jiān)測(cè)網(wǎng)格規(guī)模和監(jiān)測(cè)網(wǎng)格生存周期)進(jìn)行理論計(jì)算,以指

5、導(dǎo)實(shí)際網(wǎng)格劃分.在采用RMIS-WSN-CA劃分監(jiān)測(cè)網(wǎng)格的基礎(chǔ)上,依網(wǎng)絡(luò)能量模型理論分析結(jié)論給出適合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基于簇樹(shù)的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu). 4.針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法特點(diǎn)創(chuàng)新性的提出無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(duì)應(yīng)用中的同步無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和異步傳感器網(wǎng)絡(luò),設(shè)計(jì)了基于最小生成超樹(shù)的同步WSN 網(wǎng)絡(luò)分類路由算法(MSHT-SN-DCRA)和異步WSN網(wǎng)絡(luò)分類路由算法(MSI-IT-