无线传感器网络基于簇的数据传输可靠性研究

论文摘要

无线传感器网络作为一种新的信息获取方式和信息处理模式,通过大量部署在监测区域内的传感器节点,采集网络覆盖区域内感知对象的信息,采用多跳的无线通信方式,将收集、处理后的信息提供给终端用户。可靠数据传输是无线传感器网络中的一个关键问题,它决定了数据包如何经过多跳路由成功地传输到目的节点Sink,对传感器网络的监测性能有重要影响。本文针对无线传感器网络的诸多特点和现有研究的不足之处,对可靠数据传输的关键技术和相关问题展开了深入的研究,并提出了相应的解决方法。无线传感器网络拓扑结构中的分层结构、特别是分簇结构非常适合于大规模、高密度随机部署的无线传感器网络应用。本文首先提出了一种基于分簇的多跳多路径路由算法（Cluster Based Multi-hop Multi-path Routing Algorithm）,简称为CBMMA。该算法首先利用GAF（Geographical Adaptive Fidelity）协议将网络分成不同的簇,当源节点监测到事件发生后,在簇头之间寻找一系列到达基站的不相交路径。针对监测紧急事件的数据可靠性需求,本文采用多路径传输方法作为保证可靠数据传输的主要手段。但是,如果对所有收集到的数据都采用多路径同时传输则会耗费大量节点能量。因此,我们在无线传感器网络中使用路径选择策略实现区分服务方案,提出了一种基于区分服务机制的无线传感器网络数据传输算法。在一般情况时,应用对数据传输的可靠性要求并不高,为了节约资源,源节点在簇间多条不相交路径中根据概率选取其中的一条路径进行传输数据;而一旦收集到紧急事件数据,源节点将同时启动所有到Sink节点的不相交路由路径进行传输,以提高紧急数据传输的可靠性,满足用户对突发事件的可靠监测要求。仿真实验表明,CBMMA比LEACH有更好的数据传输可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 无线传感器网络概述
• 1.3 研究内容及全文组织
• 第二章 相关研究
• 2.1 无线传感器网络中分簇技术相关研究
• 2.1.1 分簇技术的优势
• 2.1.2 传感器网络分簇算法分类
• 2.2 可靠数据传输的基本问题
• 2.2.1 可靠数据传输的需求
• 2.2.2 影响无线传感器网络中数据可靠传输的因素
• 2.2.3 无线传感器网络的数据可靠传输方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统模型和结构描述
• 3.1 设计基于分簇的数据可靠性传输方案应考虑的问题
• 3.2 系统模型
• 3.2.1 传感器节点感知模型
• 3.2.2 无线传感器网络模型
• 3.2.3 传感器网络节点采用的数据结构
• 3.3 基于分簇结构的数据可靠性传输方案的基本结构描述
• 3.4 本章小结
• 第四章 构建簇间多路径路由算法
• 4.1 设计思想
• 4.2 GAF簇生成方法
• 4.3 簇间多路径路由算法的实现
• 4.3.1 初始化
• 4.3.2 路径查找
• 4.3.3 路径维护
• 4.4 总结
• 第五章 一种具有区分服务功能的数据可靠传输算法
• 5.1 区分服务的路径选择思想
• 5.2 区分服务数据传输的实现
• 5.2.1 普通数据的传输
• 5.2.2 紧急数据的传输
• 5.3 仿真与结果
• 5.3.1 仿真工具NS2介绍
• 5.3.2 仿真结果分析
• 5.4 总结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士期间发表的学术论文
• 附录B 攻读硕士期间所参加的研究项目