无线传感器网络服务发现机制研究

论文摘要

无线传感器网络融合了微电子技术、计算机技术、嵌入式计算技术和无线通信技术,具有网络规模大、节点数量大、分布密度大、网络结构的自组织、硬件节点资源有限、能量有限、动态拓扑等特点,在军事、环境监测、工农业等许多重要领域都有潜在的实用价值,被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。服务是一个可以经由网络为客户提供某种功能的实体,包括一切可以经由网络访问的资源。服务发现机制是指网络中各种程序和设备能够声明自己的功能以及提供的服务,而其它程序和设备则可以在权限范围内自动发现并访问所需的服务的一种机制。无线传感器网络节点数量庞大,各节点承担着种类繁多的服务,如何发现及使用服务是实现无线传感器网络强大功能的前提,鉴于此,对无线传感器网络服务发现机制的研究是一项重要而有意义的工作。首先论文介绍了无线传感器网络的基本原理、体系结构及相关技术特点和服务发现的几种经典协议,重点探讨了无线传感器网络中的服务发现机制研究现状。其次论文深入分析了服务发现机制在无线传感器网络中的重要性及必要性,提出了一种区域式的服务发现机制模型,主要思想是采用目录式的系统构架,利用分簇路由算法,将监控区域划分成若干虚拟的单元格,将传感器节点按照位置信息划入相应的单元格;在每个单元格中定期选举产生一个簇首节点,只有簇首节点保持活动,其它节点进入休眠状态,当有服务请求来临时,由簇首节点响应服务并唤醒其它节点,簇内节点感知到数据后发送给簇首,由簇首进行数据融合,把融合后的信息返回给服务请求者。最后论文基于无线传感器网络的特殊性,对区域式无线传感器网络服务发现机制起支撑作用的分簇路由算法和数据融合算法进行了分析,改进GAF算法形成了E-GAF算法,采用了感知器数据融合算法。通过分析和仿真,从能量消耗等多方面论证E-GAF算法和感知器数据融合算法符合区域式服务发现机制的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 选题意义
• 1.3 面临的挑战
• 1.4 论文工作与结构
• 第二章 无线传感器网络概述
• 2.1 无线传感器网络体系结构
• 2.1.1 无线传感器网络结构
• 2.1.2 无线传感器网络节点结构
• 2.1.3 无线传感器网络协议栈
• 2.2 无线传感器网络的研究现状
• 2.2.1 国外无线传感器网络的研究现状
• 2.2.2 国内无线传感器网络的研究现状
• 2.3 无线传感器网络的特点和挑战
• 2.4 本章小结
• 第三章 无线传感器网络服务发现技术分析
• 3.1 服务发现概述
• 3.2 典型服务发现技术分析与比较
• 3.2.1 服务定位协议SLP
• 3.2.2 UPnP
• 3.2.3 Salutation
• 3.2.4 Jini
• 3.2.5 蓝牙系统服务发现机制SDP
• 3.2.6 几种服务发现机制的比较
• 3.3 无线传感器网络服务发现技术分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 区域式无线传感器网络服务发现技术设计
• 4.1 区域式服务发现机制的发现模式设计
• 4.2 实体模块设计
• 4.2.1 节点和簇首子模块
• 4.2.2 网关子模块
• 4.2.3 基站子模块
• 4.3 服务发现消息格式设计
• 4.4 协议分析与比较
• 4.5 本章小结
• 第五章 区域式无线传感器网络服务发现支撑技术研究
• 5.1 无线传感器网络分簇路由算法
• 5.1.1 无线传感器网络分簇路由算法概述
• 5.1.2 无线传感器网络路由协议的特点
• 5.1.3 GAF 分簇算法
• 5.1.4 GAF 的改进算法E-GAF
• 5.1.5 E-GAF 算法仿真分析
• 5.2 无线传感器网络数据融合算法
• 5.2.1 无线传感器网络数据融合的作用
• 5.2.2 无线传感器网络数据融合技术概述
• 5.2.3 针对区域式服务发现机制的感知器数据融合算法
• 5.2.4 感知器数据融合算法仿真分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果