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《中国科学技术大学》 2011年
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容迟移动传感器网络中数据传输与数据管理机制的研究

黎洁  
【摘要】:容迟移动传感器网络是在特殊的网络应用环境下诞生的一种新型的无线传感器网络,这类网络节点密度低,网络非常稀疏,传感器节点在网络中不再拘泥于静态的分发到环境中采样数据,而是布置在移动的载体上并随之不断运动,导致网络拓扑结构高动态变化,网络呈现弱状态连接,从而造成节点间通信时断时续,数据传输成功率降低,容易引起数据无效传输和重传风暴;此外,容迟移动传感器网络具有数据容迟性的特点,节点采集的数据不再需要完全实时地发送至后台控制端,旨在收集大量的数据做出统计意义上的分析,即对数据的实时性要求降低。但也造成了数据堆积,节点缓冲局限性和数据的大量累积带来了数据管理的问题。 针对上述网络特点带来的数据传输和数据管理方面的问题,本文从网络的弱状态连接、网络的能量有效性、数据的高效传输以及数据队列管理入手,对容迟移动传感器网络模型的建立、MAC层节能协议设计、数据队列的动态管理和网络的跨层优化设计进行了深入的研究,主要的研究内容如下: 1.节能高效的数据传输机制 针对容迟移动传感器网络拓扑结构高动态且稀疏的网络特点,提出了一种节能且实现简单高效的容迟MAC协议(Delay-Tolerant MAC,DT-MAC),采用免前导码的异步占空比机制和接收方发起传输的工作方式,并引入具有邻居更新、发起传输、竞争控制和拓扑维护等多重功能的初始感知帧(Initial Aware Frame,IAF),通过降低报文重传率和控制报文开销,有效控制了网络能耗,延长了网络生命期。在移动传感器网络实验平台上的实验表明,在恶劣的高动态拓扑环境中,DT-MAC在发送节点和接收节点双方皆能达到极高的能量利用率,对一跳传输延时和网络吞吐量也有显著改善。 2.基于优先级的动态数据管理策略 针对数据的容迟性和节点的存储空间局限性会导致数据堆积和有时数据无法及时有效到达的问题,本文在自适应有效数据发起方式的基础上引入了基于优先级的动态队列管理策略,利用数据到达和服务过程为马尔科夫过程,建立基于优先级的混合式抢占型队列管理模型进行分析,以多维优先级数据管理方式对数据队列进行智能管理,大大降低丢包率同时提高数据传输的有效性,缓解了DT-MSN中节点缓冲有限性的问题。其次,通过分层次区分数据信息的优先发送顺序,使得突发数据信息可以优先到达监控端,对应急状况做到及时有效的处理,进一步的实验验证了该协议在DT-MSN中的高动态变化和稀疏的网络环境中,能有效提高数据传输效率,降低丢包率,同时对一跳平均延时也有显著改善。 3.多层融合的跨层优化设计: 本文对容迟移动传感器网络引入跨层优化的设计思想,分别从路由层,MAC层和应用层对网络协议设计进行了多层融合的跨层优化设计,并提出了容迟移动传感器网络跨层优化模型,用以提高数据传输的节能性和有效性,并解决数据队列管理问题。在路由层和MAC层跨层优化设计中,针对DT-MSN网络拓扑结构高动态变化,网络弱状态连接的特点,建立适用于DT-MSN网络的蚁态模型,基于蚁态模型融合了路由层的路由发现和邻居更新,利用节点唤醒后探测信息素的释放来更新信息素轨迹,以精英策略寻找接受节点的最佳发送端,提高移动节点相遇时信息传播的效率,即节点间单跳通信的数据吞吐量。在数据链路层和应用层的跨层融合中,本文引入了基于优先级的服务质量参数,并提出了数据优先级维度,数据优先度和数据优先层级的概念。通过多维优先度值的判定,确定数据队列优先级的高低,在数据链路层中融合了应用层中基于优先级的服务质量参数来解决应用层和数据链路层数据优先级排列顺序背离的问题。通过多层次融合的跨层优化设计方法,本文将路由层进一步扁平化,实现边路由边传输,在尽可能节能的前提下实现数据高效传输,同时将优先级高的数据报文更快更高效的传输至目的节点且对数据队列实现了动态智能的数据管理,提升了网络的整体性能。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN929.5;TP212.9

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 黎洁;屈玉贵;赵保华;;容迟移动传感器网络的节能MAC协议[J];北京邮电大学学报;2009年S1期
2 周雅琴;谭定忠;;无线传感器网络应用及研究现状[J];传感器世界;2009年05期
3 周珏嘉;林小竹;慕春棣;;基于OPNET的无线传感器网络节点跨层设计[J];计算机工程;2007年15期
4 朱洪波;杨龙祥;朱琦;;物联网技术进展与应用[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2011年01期
5 李建中,李金宝,石胜飞;传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展[J];软件学报;2003年10期
6 方旭明;马忠建;;无线Mesh网络的跨层设计理论与关键技术[J];西南交通大学学报;2005年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 秦大力;唐颖;;无线传感器网络的安全性研究[J];安防科技;2006年06期
2 何文德;杨凤年;刘光灿;;无线传感器网络在文物保护中的应用[J];安防科技;2007年07期
3 刘海波;邹涛;翁哲;;无线传感器网络在执勤枪械定位中的应用[J];安防科技;2009年09期
4 霍军;刘建平;;无线传感器网络在武警部队的应用[J];安防科技;2010年03期
5 张开风;胡艳军;许耀华;姜新红;仇乐乐;王福俊;高韦;丁胜建;;WSN与GPRS结合的远程图像等数据采集系统设计[J];安徽大学学报(自然科学版);2011年04期
6 林丽萍;;无线传感器网络节点的研究与应用[J];安徽职业技术学院学报;2010年04期
7 余华;孙艳红;车银超;郭玉峰;;无线传感器网络在现代农业中的应用[J];安徽农业科学;2010年04期
8 余华;吕宁波;;基于无线传感器网络的农田信息管理系统的研究[J];安徽农业科学;2010年32期
9 冯立波;黄婷;罗桂兰;;基于WSN的森林火灾预警系统设计[J];安徽农业科学;2010年36期
10 范书平;高巍;马宝英;;一种无线温度传感器网络中节能的路由协议[J];安徽农业科学;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张国栋;苏雷;李寿鹏;程永明;;MESHAP在农村WLAN覆盖中的应用探讨[A];第十四届中国科协年会第20分会场:转型创新促通信业新发展论坛论文集[C];2012年
2 张维勇;张芬;马学森;;基于IEEE802.15.4的一种分簇算法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 石为人;张阳;邓鹏程;;传感器网络局部时间同步协议研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 刘增力;李雯霏;龙华;朵琳;;能量相关DSR协议OPNET仿真及性能分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 罗旭;柴利;杨君;;无线传感器网络TTSL迭代定位算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 任玲;唐昊;周雷;魏振春;;一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
7 何坚;方康玲;李晓卉;韩维;;基于无线传感器网络的涉密载体智能监管系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
8 陈传友;张在琛;;基于ADF7020-1的无线收发模块的设计与实现[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
9 马玉平;张远;;一种基于Tornado码的导航地面站数据高速恢复策略[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
10 李坚;陈祥光;刘春涛;冼南宝;;TeeChart在WSN信息管理系统中的应用[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 孙玉婷;基于柱形换能器的水下传感器网络组网协议研究[D];中国海洋大学;2009年
3 罗汉江;海洋监测传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
4 郭瑛;基于事件触发的无线传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
5 周鹏;水下传感器网络海上试验平台的研究与设计[D];中国海洋大学;2010年
6 张书奎;无线传感器网络中信息分发的可靠性研究[D];苏州大学;2010年
7 蒋鼎国;无线传感器网络农业信息监控系统设计与数据融合研究[D];江南大学;2010年
8 李先锋;基于特征优化和多特征融合的杂草识别方法研究[D];江苏大学;2010年
9 高艺;能源自给低功耗无线传感器网络关键技术研究[D];南开大学;2010年
10 吴磊;无线自组织网络中的路由技术相关问题研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 叶青;基于可信的无线传感器网络认证技术的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 谌业滨;无线传感器网络自身健康状态融合机制研究[D];南昌航空大学;2010年
3 乔田田;无线传感器网络路由协议研究[D];山东科技大学;2010年
4 骆科学;基于ZigBee的无线传感器网络节点在矿井机车运输监控系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 彭慧;面向离散型制造业的嵌入式MES检测终端开发[D];浙江理工大学;2010年
6 闭启礼;水文传感器网络部署优化研究[D];郑州大学;2010年
7 张永琦;无线传感器网络中基于网关的分级簇算法研究[D];郑州大学;2010年
8 张磊;基于无线传感器网络的实验管理系统的设计与实现[D];郑州大学;2010年
9 刘兰涛;无线传感器网络中时间同步技术的研究[D];郑州大学;2010年
10 许俊杰;无线通信技术在设备状态监测中的研究与应用[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜晓明;陈岩;;无线传感器网络研究现状与应用[J];北京工商大学学报(自然科学版);2008年01期
2 傲丹,方旭明,马忠建;无线网格网关键技术及其应用[J];电讯技术;2005年02期
3 沈苏彬;范曲立;宗平;毛燕琴;黄维;;物联网的体系结构与相关技术研究[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2009年06期
4 赵洪磊;王英龙;张先毅;;无线传感器网络热点问题的研究[J];信息技术与信息化;2008年02期
5 方旭明;移动AdHoc网络研究与发展现状[J];数据通信;2003年04期
6 宋丽华,王海涛;中间件技术的现状及其发展[J];数据通信;2005年01期
7 朱洪波;杨龙祥;于全;;物联网的技术思想与应用策略研究[J];通信学报;2010年11期
8 吴军力,滕勇,尹长川,乐光新;自适应技术在后3G中的应用[J];现代电信科技;2003年10期
9 田峰;杨震;;基于Mesh技术的网络融合与协同[J];中兴通讯技术;2008年03期
10 张宏科;梁露露;高德云;;IPv6无线传感器网络的研究及其应用[J];中兴通讯技术;2009年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚金杰;周建会;任璐娟;韩焱;;移动传感器在无线视频监控系统中的应用[J];传感器与微系统;2011年03期
2 仉俊峰;王霓虹;周彤;;混合蒙特卡罗箱传感器定位方法的研究[J];传感器与微系统;2009年06期
3 匡林爱;蔡自兴;;一种无线传感器网络的二次部署方法[J];小型微型计算机系统;2011年07期
4 公维宾;常义林;沈中;张颖;;传感器网络中基于最小覆盖重叠的移动部署[J];系统仿真学报;2008年13期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 张海燕;大范围低成本传感器配置算法的研究[D];黑龙江大学;2006年
2 王长清;基于移动传感器的栅栏覆盖算法研究与实现[D];华中科技大学;2012年
3 兰玲;基于无线传感器网络的目标跟踪技术的研究[D];东北大学;2009年
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