论文题目: 传感器网络中的无尺度路由问题
论文类型: 博士论文
论文专业: 计算机软件与理论
作者: 苏羽
导师: 赵海,沈学民
关键词: 传感器网络,无尺度路由,体系结构,动态拓扑性,复杂网络,信息融合
文献来源: 东北大学
发表年度: 2005
论文摘要: 传感器网络作为对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之首,具有巨大的应用价值。以“数据为中心”的传感器网络只具有有限的计算能力、有限的存储能力、有限的无线通信能力和有限的电源供应能力,如何在这样有限的资源环境下获取尽可能多的、有效的感知对象的特征信息,并传输到用户节点进行处理,是目前研究的重点问题,这些问题都可以归结为传感器网络的路由问题。 目前对于传感器网络的路由问题的研究仍没有有效的开展和实质性的进展,并且国内外很多的学者仍然认为传感器网络是当前无线通信技术在传感领域中的一种延续,如将Ad hoc网络作底层支持、直接移植当前网络体系结构等,这些无法也不能从根本上对传感器网络路由问题进行有效的解决和指导。 传感器网络作为一种复杂网络,必然具有复杂网络的特征。为此文中通过统计研究Skitter项目的Internet复杂网络巨量数据的特征和规律,假设并证明了传感器网络是一种复杂网络的结构,并具有无尺度网络特征。 针对传感器网络的动态拓扑性和有限资源环境等特征,在参考OSI七层模型和TCP/IP协议簇的基础上,提出了一种约简网络次要功能、具有信融功能的传感器专用的五层体系结构。该体系结构的设计是以节约能耗为前提,并以高冗余度的作为设计策略以保证不可靠环境下的有效特征功能。该体系结构能够支持感知并适应动态的网络拓扑改变,并在此基础上实现路由协议的自适应性和可扩展性。 作为复杂网络的传感器网络,其拓扑结构所要研究的问题主要集中在传感器网络的传播行为(传播效率、传播代价)等方面,为此文中通过模型仿真的方法对不同类型拓扑结构的传感器网络的传播行为进行了研究,研究结果表明无尺度类型的拓扑结构具有最优的传播效率和最低的传播代价,并且通过减少初始节点或提高幂律分布的幂指数可以进一步提高网络的传播效率。 在分析和研究复杂网络特征和规律的基础上,文中提出了一种基于无尺度特征的传感器网络无尺度路由协议,该协议可以实现自组创建并动态调整网络的无尺度网络拓扑结构,并在该拓扑结构的上层构成虚拟骨干网,支撑整个网络的数据传输。为提高数据的冗余可靠性,采用了多路径路由的设计原则。同时协议结合了信融的概念,各骨干节点把收到的冗余互补数据遵循“先融合后转发”的原则,可有效获得被感知对象的确知信息,大大降低了网络的传播代价,提高了网
论文目录:
独创性声明
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 传感器网络
1.2 问题的提出
1.3 论文章节安排
第二章 传感器网络的复杂网络特征
2.1 复杂网络的特征
2.1.1 网络的概念和特征量
2.1.2 复杂网络的概念和特征分类
2.2 复杂网络规律的研究
2.2.1 复杂网络项目背景和分析手段
2.2.2 复杂网络的节点连接度分布
2.2.3 复杂网络的节点介数分布
2.2.4 复杂网络的平均最短路径分布
2.3 传感器网络具有的复杂网络特征
2.4 本章小结
第三章 传感器网络体系结构
3.1 传感器网络体系结构的特点
3.1.1 传统网络的体系结构
3.1.2 传感器网络的特殊应用需求
3.1.3 传感器网络体系结构的特点
3.2 传感器网络的组成结构
3.3 传感器网络的分层结构
3.3.1 物理层
3.3.2 数据链路层
3.3.3 网络层
3.3.4 信融层
3.3.5 传感应用层
3.4 网络层的网络坐标定位算法
3.5 本章小结
第四章 传感器网络的拓扑结构研究
4.1 传感器网络拓扑结构的特点
4.2 拓扑结构的形式化描述
4.3 拓扑结构对网络传播的影响
4.3.1 网络传播的理论模型
4.3.2 规则网络、随机网络、小世界及无尺度网络的传播
4.4 传感器网络中拓扑结构的仿真
4.4.1 拓扑生成器的设计
4.4.2 节点布设连通度分布
4.4.3 传感器网络拓扑结构生成
4.4 本章小结
第五章 传感器FSRP路由协议的研究
5.1 传感器网络路由协议的概念和特点
5.1.1 传感器网络路由的数学描述
5.1.2 传感器网络路由的分类
5.1.3 传感器网络路由协议的特点
5.2 FSRP路由协议的设计原则
5.2.1 无尺度网络构造算法
5.2.2 无尺度成簇协议
5.2.3 簇维护协议
5.2.4 簇内路由协议
5.2.5 簇间路由协议
5.2.6 无尺度网络优化原则
5.3 FSRP路由协议的描述
5.4 本章小结
第六章 仿真试验与评价
6.1 仿真试验环境
6.1.1 OPNET网络仿真
6.1.2 仿真模型描述
6.1.3 仿真模型有效性验证
6.2 分析与评价
6.2.1 整体功能的综合评价
6.2.2 感知数据可靠性的评价
6.2.3 路由时间和路由代价评价
6.2.4 网络节点度分布的评价
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 内容总结
7.2 主要贡献和创新点
7.3 有待进一步深入研究的问题
参考文献
致谢
作者从事科学研究和学习的经历
科学研究
学习经历
攻读博士期间的发表的论著及获奖情况
发表的论文
获奖情况
发布时间: 2005-09-07
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