收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

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。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 牛杰;;一种安全高效的无线传感器网络密钥管理方案[J];煤炭技术;2011年09期
2 张志元;于立平;李立刚;;GPRS通信技术[J];数字技术与应用;2011年06期
3 王琦;张勇;;无线传感器的网络应用[J];信息与电脑(理论版);2011年06期
4 王文海;;基于传感器网络结点配置仿真研究[J];价值工程;2011年18期
5 狄飞;张莉君;;基于ZigBee无线传感器网络的森林环境监测系统[J];福建农林大学学报(自然科学版);2011年04期
6 李传良;;XML数据访问与数据传输优化[J];科学之友;2011年16期
7 刘伟;张益铭;;物联网关键技术[J];数字技术与应用;2011年06期
8 马超;史浩山;严国强;李延晓;;无线传感器网络中基于数据融合的覆盖控制算法[J];西北工业大学学报;2011年03期
9 王冠宇;李乃川;周晶;杨卓林;聂洪淼;关键;李彬;;初识物联网[J];自动化技术与应用;2011年06期
10 鹿述荣;;MESH无线网络传感器节点模块化设计研究[J];福建电脑;2011年07期
11 郭凯;刘凯;;浅谈PC与数控机床(FANUC)数据传输方法[J];科协论坛(下半月);2011年09期
12 许亮;;广东省水雨情遥测系统通信保障方案探讨[J];广东水利水电;2011年06期
13 李敏;蔡杰;魏斌;;无线传感器网络的图论聚类算法研究[J];物联网技术;2011年05期
14 崔超;廖斌;;法向模螺旋天线近场耦合的研究[J];信息技术;2011年08期
15 吴蔚;;基于周期性无线网络数据传输的缓存管理技术研究[J];电脑知识与技术;2011年15期
16 张小琴;;基于JAVA技术的网络仿真实验室的设计与实现[J];电脑知识与技术;2011年16期
17 高峰;王学通;;McBSP技术在数据传输中的应用[J];电子设计工程;2011年08期
18 李中伟;金靖芝;;物联网中的关键技术[J];价值工程;2011年19期
19 赵培帅;郭永平;王东;施红斌;;两路电源监测实时报警系统的研制与应用[J];科技情报开发与经济;2011年16期
20 孙俊杰;;CYPRESS Benicia推动移动手持设备USB3.0普及[J];中国电子商情(基础电子);2011年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张和生;潘成;杨军;贾利民;董宏辉;梁玉庆;梁乙朝;;一种面向交通状态获取传感器网络体系结构的设计与实现[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 谢志军;陈红;;传感器网络中能量高效的聚集算法研究[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2007年
3 解婷婷;樊小泊;陈红;;传感器网络中基于动态线路的连续查询处理[A];第二十三届中国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2006年
4 房栋;李宇;尹力;黄海宁;;水声传感器网络MAC协议研究与实现[A];2009年全国水声学学术交流暨水声学分会换届改选会议论文集[C];2009年
5 程时端;;传感器网络[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2004年年会论文集[C];2004年
6 冯健昭;肖德琴;肖克辉;李就好;;基于谓词的水质传感器网络采样整合优化算法[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
7 谢志军;陈红;;传感器网络中能量高效的区域连接算法研究[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2007年
8 姚剑波;;无线Mesh传感器网络中的位置隐私[A];全国第20届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2009)暨全国第1届安全关键技术与应用学术会议论文集(上册)[C];2009年
9 纪守领;李金宝;;基于公共子树缓存的传感器网络查询技术研究[A];第26届中国数据库学术会议论文集(B辑)[C];2009年
10 曾加;慕春棣;胡建斌;;基于博弈论的传感器网络能量平衡路由[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黎洁;容迟移动传感器网络中数据传输与数据管理机制的研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 杨奎武;延迟容忍移动传感器网络数据传输关键技术研究[D];北京邮电大学;2012年
3 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
4 许富龙;机会网络中数据传输问题研究[D];电子科技大学;2011年
5 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
6 沙超;无线多媒体传感器网络节能关键技术研究[D];南京邮电大学;2011年
7 张可;无线移动自组织及传感器网络中若干问题的研究[D];电子科技大学;2010年
8 郜帅;移动传感器网络高效数据收集机制研究[D];北京交通大学;2010年
9 吴晓培;传感器网络的部署以及节能研究[D];电子科技大学;2012年
10 崔筱宁;基于传感器网络的扩散型事件监测技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘斌;跨层优化技术在传感器网络中的研究与应用[D];太原理工大学;2011年
2 李白莉;改进DV-Hop算法在随机传感器网络中的应用研究[D];太原科技大学;2011年
3 刘广;基于NS2的无线多媒体传感器网络多路径路由算法仿真与实现[D];陕西师范大学;2010年
4 沈昊为;传感器网络中基于Voronoi网格的快速覆盖判定算法研究[D];湖南大学;2010年
5 彭蓓雷;基于低时延和区分服务的中高速传感器网络QoS保证MAC协议研究[D];广东工业大学;2011年
6 沈卓;基于虚拟MIMO的无线温室测控系统传感器网络结构研究[D];江苏大学;2010年
7 王岩;基于流场守恒律模型的传感器网络路由技术研究[D];南京理工大学;2010年
8 谢昕;基于物联网的远程家庭健康监护传感器网络研究[D];北京邮电大学;2011年
9 王肯生;电力载波传感器网络路由算法的研究[D];中国石油大学;2010年
10 何鎏;基于嵌入式系统和现场总线的多参量传感器网络研究[D];上海交通大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刁芳 本报记者 风痕;IPSWITCH推出最安全的数据传输工具[N];大众科技报;2005年
2 本报记者 洪黎明;物联网:应用丰富 前景广阔[N];人民邮电;2009年
3 本报记者 杨志杰 逄丹;三分归晋还是无为而治?[N];通信产业报;2010年
4 本报记者 镡立勇;张冬辰委员:河北如何分得更多物联网“蛋糕”[N];河北经济日报;2010年
5 本报记者 夏明辉;物联网的形成和应用尚需时日[N];中国城乡金融报;2009年
6 陈思;双流数据传输[N];中国计算机报;2003年
7 ;多媒体传感器网络[N];中国计算机报;2006年
8 ;确保数据传输不间断[N];中国计算机报;2002年
9 传感器网络标准工作组秘书长 物联网标准联合工作组(筹) 副秘书长 张晖;物联网技术框架与标准体系[N];中国计算机报;2010年
10 杨志杰;物联网两项行业标准正式立项[N];中国建设报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978