無線傳感器網(wǎng)絡多節(jié)點協(xié)同相關問題研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network，WSN)通過散布在空間各區(qū)域的網(wǎng)絡節(jié)點協(xié)作地監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并將這些信息通過自組多跳的方式傳送到用戶終端；同時又將用戶終端發(fā)布的命令下達至各網(wǎng)絡節(jié)點，對監(jiān)測、感知和采集等各行為進行調(diào)整；從而實現(xiàn)用戶、環(huán)境、計算設備實時動態(tài)的交互。 無線傳感器網(wǎng)絡是一個資源受限、無線多跳傳輸、單節(jié)點易毀的自組織網(wǎng)絡。如何在這樣一個基礎條件不好的網(wǎng)絡中實現(xiàn)高效

2、的、可擴展的、強壯的網(wǎng)絡互連，是擺在WSN研究者們面前的一個重大挑戰(zhàn)。研究者通過多學科交叉，新興技術(shù)運用等各種手段，從各種角度，對高效網(wǎng)絡互連進行研究。本文考慮，在WSN單節(jié)點能力非常有限的情況下，多個節(jié)點的有效組織、協(xié)同工作，具有系統(tǒng)提升網(wǎng)絡整體性能的潛力。由此，開展了WSN多節(jié)點協(xié)同問題研究。選取了WSN中若干關鍵支撐技術(shù)(拓撲控制、路由技術(shù)、可靠傳輸)作為切入點，考察了在WSN中如何有效地組織多節(jié)點協(xié)同，提升網(wǎng)絡性能。 本

3、文具體研究內(nèi)容和結(jié)論如下： (1)為了更好地開展多節(jié)點協(xié)同問題的研究，對WSN多節(jié)點協(xié)同的由來進行了梳理，給出了一個WSN多節(jié)點協(xié)同問題的定義，并將此定義與CSCW、協(xié)同計算、網(wǎng)格等相關概念進行辨析。 (2)通過研究面向多節(jié)點協(xié)同的拓撲控制策略，考察了構(gòu)造適合于多節(jié)點協(xié)同的網(wǎng)絡拓撲的方法。研究了WSN整體能量效率、負載均衡和鄰居節(jié)點集的勢之間的關系；提出了分層處理的拓撲控制算法LELB，在能量效率和負載均衡之間找出較優(yōu)平

4、衡點，以更好地發(fā)揮多節(jié)點協(xié)同的工作性能。 (3)通過研究基于地理位置信息的多節(jié)點協(xié)同路由機制，考察了多節(jié)點協(xié)同中繼在更好地適應WSN多樣的無線環(huán)境和應用需求方面的作用。研究了一種新的克服本地最小化現(xiàn)象的方法Clockwise-Rule，替代了通常使用的“右手規(guī)則”，更利于并發(fā)多路由的選擇。在此基礎上，提出了基于多節(jié)點協(xié)同的自適應多路由算法APMR(Adaptive Parallel Multi-path Routing)，并嘗試

5、了將人工智能中的本體(Ontology)技術(shù)引入多節(jié)點協(xié)同路由，增加自適應判斷時的推理能力。 (4)通過研究基于多節(jié)點協(xié)同的高效數(shù)據(jù)匯聚模型(WSN中普遍存在著數(shù)據(jù)匯聚操作)，考察了多節(jié)點協(xié)同在數(shù)據(jù)匯聚過程中發(fā)揮的作用。研究了多節(jié)點協(xié)同的可靠性和協(xié)同開銷，給出了基于多節(jié)點協(xié)同的集合匯聚模型(SAM)，并設計了低功耗的多節(jié)點協(xié)同匯聚方法。理論分析和實驗檢驗，驗證了基于多節(jié)點協(xié)同的集合匯聚對網(wǎng)絡整體性能的有效提升。 (5)通