无线传感器网络中支持QoS的数据融合算法研究

论文摘要

随着无线通信、嵌入式计算和传感器技术的飞速发展,集数据采集、处理和通信功能于一身的无线传感器在工业、农业、军事、科研、环境等各领域的得以广泛的应用,无线传感器网络已经成为信息领域中研究的热点问题之一。无线传感器网络中的数据融合技术是指按照一定的规则,在传感器网络中建立某种形式的融合树,数据在从树叶节点到树根节点的传送过程中,中间节点对数据进行“多入单出”融合处理,仅将融合处理后的少量有用数据向上汇报。随着无线传感器网络日益广泛的应用,除了传统的节能问题作为热点研究问题以外,无线传感器网络的服务质量（QoS）问题也日益引起人们的关注,在无线传感器网络的具体应用中,时延、带宽约束等因素也成为影响无线传感器网络应用的关键问题。本文首先对无线传感网络的概念、特点、能耗的基本理论及无线传感器网络中的路由相关理论等问题进行了介绍,然后对无线传感网络数据融合算法的研究成果及其所面临的问题进行了探讨。提出了一种基于OMNET++的无线传感器网络的仿真模型,针对基于事件感知的无线传感器网络的特点,利用IPV6网络广泛应用的选播技术,应用于无线传感器网络中,提出一种基于事件感知的选播路由数据融合算法,较好的解决了基于事件感知的无线传感器网络中的时延与能耗平衡问题。针对无线传感器网络时延条件下的数据融合问题,本文提出了一种平衡树的数据融合算法,在QoS约束条件下的无线传感器网络中具有良好的性能。仿真实验表明,平衡树的数据融合算法在保障时延、延长网络生命周期等方面较经典网络解决单约束条件下QoS问题的算法具有明显的优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文结构
• 第2章 无线传感器网络中的数据融合与QOS 研究现状
• 2.1 无线传感器网络介绍
• 2.2 无线传感器中的数据融合
• 2.2.1 数据融合的意义
• 2.2.2 数据融合的分类
• 2.3 数据融合算法在各协议层的实现
• 2.3.1 应用层的数据融合
• 2.3.2 MAC 层的数据合并
• 2.3.3 网络层的数据融合
• 2.4 无线传感器网络的QOS 问题
• 2.4.1 物理层和无线信道
• 2.4.2 数据链路层协议
• 2.4.3 网络层协议
• 2.4.4 应用层协议
• 2.5 小结
• 第3章 基于OMNET++的无线传感器网络仿真模型
• 3.1 无线传感器网络仿真
• 3.2 OMNET++仿真软件介绍
• 3.3 基于 OMNET++的无线传感器网络仿真模型
• 3.4 无线传感器网络能耗分析
• 3.5 小结
• 第4章 传感器网络基于事件感知的选播路由算法
• 4.1 引言
• 4.2 网络模型和问题定义
• 4.2.1 网络模型
• 4.2.2 问题定义
• 4.2.3 事件相关性与数据融合模型
• 4.3 基于事件感知的选播路由算法
• 4.3.1 建立最短路径阶段
• 4.3.2 事件感知成簇阶段
• 4.3.3 数据汇聚阶段
• 4.3.4 算法性能分析
• 4.4 实验仿真
• 4.4.1 仿真软件介绍
• 4.4.2 仿真结果分析
• 4.5 小结
• 第5章 时延约束条件下的传感器网络数据融合机制
• 5.1 系统模型
• 5.1.1 网络模型
• 5.1.2 相关定理
• 5.1.3 相关假设
• 5.2 算法描述
• 5.2.1 算法性能分析与比较
• 5.3 仿真实验
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读硕士期间发表论文及参加的科研项目）