無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)是近年來無(wú)線通信應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。相對(duì)于有固定基礎(chǔ)設(shè)施的傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)點(diǎn)大規(guī)模密集部署、多跳數(shù)據(jù)傳輸、多對(duì)一的通信方式、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化、無(wú)線鏈路帶寬受限、能源供給和節(jié)點(diǎn)資源嚴(yán)重不足等顯著特征。因此，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)傳輸技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。近年來，各種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和應(yīng)用都開始關(guān)注傳輸技術(shù)。在此背景下，本論文對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

2、的傳輸技術(shù)進(jìn)行了深入地研究，重點(diǎn)研究了可靠傳輸技術(shù)和擁塞控制技術(shù)。
　　 首先研究了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠傳輸問題。從目前被業(yè)內(nèi)視為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee規(guī)范入手，重點(diǎn)分析ZigBee的應(yīng)用支持子層。針對(duì)ZigBee應(yīng)用支持子層的分段傳輸機(jī)制存在的不足，提出了一種基于請(qǐng)求確認(rèn)的可靠傳輸方法RARTP。該方法與原有機(jī)制最大的不同是，如果發(fā)送設(shè)備在超時(shí)定時(shí)器溢出前沒有收到確認(rèn)，RARTP要求發(fā)送端發(fā)送請(qǐng)求確認(rèn)幀RFA，代

3、替重傳窗口內(nèi)所有數(shù)據(jù)塊。如果收到確認(rèn)，再根據(jù)確認(rèn)比特信息決定是否需要重傳。如果仍收不到確認(rèn)幀，只需重傳RFA即可。最后利用OPNET軟件分別對(duì)ZigBee應(yīng)用支持子層的傳輸機(jī)制和RARTP進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明RARTP能夠有效地減少重傳開銷，降低端到端延時(shí)，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，從而改善網(wǎng)絡(luò)性能。
　　 其次研究了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制問題。首先學(xué)習(xí)現(xiàn)有典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，并對(duì)它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，然后根據(jù)WSN多對(duì)一

4、的匯聚傳輸模式及可能出現(xiàn)的擁塞場(chǎng)景，提出一種新的擁塞控制方法。其基本思想是在WSN的源端，選擇一些代表節(jié)點(diǎn)代替所有感知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行事件報(bào)告，避免事件發(fā)生區(qū)域附近由于多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)報(bào)告而造成的擁塞；對(duì)于WSN的中間區(qū)域，根據(jù)到sink的距離，將中繼節(jié)點(diǎn)分為遠(yuǎn)sink節(jié)點(diǎn)和近sink節(jié)點(diǎn)，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)基于緩沖區(qū)占用率檢測(cè)擁塞。如果是遠(yuǎn)sink節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到擁塞就發(fā)送后向擁塞告知消息，告知消息沿著數(shù)據(jù)源方向傳播，收到反壓消息的節(jié)點(diǎn)采用基于流量調(diào)度的擁塞

5、處理方法。如果是近sink節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到擁塞就向sink發(fā)送前向擁塞告知消息，sink收到擁塞告知消息后根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)代表節(jié)點(diǎn)的速率或數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。該方案針對(duì)WSN的源端、中間和sink附近三個(gè)區(qū)域的擁塞問題進(jìn)行區(qū)分處理，及時(shí)、有效地緩解網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況，從而保證信息的可靠傳輸。
　　 最后研究了多業(yè)務(wù)異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制問題。在分析現(xiàn)有擁塞控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合多業(yè)務(wù)異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，提出一種基于優(yōu)先級(jí)和區(qū)分服務(wù)的擁