無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多節(jié)點(diǎn)協(xié)同相關(guān)問題研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)通過散布在空間各區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(dá)至各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，對監(jiān)測、感知和采集等各行為進(jìn)行調(diào)整；從而實(shí)現(xiàn)用戶、環(huán)境、計算設(shè)備實(shí)時動態(tài)的交互。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個資源受限、無線多跳傳輸、單節(jié)點(diǎn)易毀的自組織網(wǎng)絡(luò)。如何在這樣一個基礎(chǔ)條件不好的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)高效

2、的、可擴(kuò)展的、強(qiáng)壯的網(wǎng)絡(luò)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(xué)科交叉，新興技術(shù)運(yùn)用等各種手段，從各種角度，對高效網(wǎng)絡(luò)互連進(jìn)行研究。本文考慮，在WSN單節(jié)點(diǎn)能力非常有限的情況下，多個節(jié)點(diǎn)的有效組織、協(xié)同工作，具有系統(tǒng)提升網(wǎng)絡(luò)整體性能的潛力。由此，開展了WSN多節(jié)點(diǎn)協(xié)同問題研究。選取了WSN中若干關(guān)鍵支撐技術(shù)(拓?fù)淇刂?、路由技術(shù)、可靠傳輸)作為切入點(diǎn)，考察了在WSN中如何有效地組織多節(jié)點(diǎn)協(xié)同，提升網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)協(xié)同問題的研究，對WSN多節(jié)點(diǎn)協(xié)同的由來進(jìn)行了梳理，給出了一個WSN多節(jié)點(diǎn)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(guān)概念進(jìn)行辨析。 (2)通過研究面向多節(jié)點(diǎn)協(xié)同的拓?fù)淇刂撇呗裕疾炝藰?gòu)造適合于多節(jié)點(diǎn)協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆椒?。研究了WSN整體能量效率、負(fù)載均衡和鄰居節(jié)點(diǎn)集的勢之間的關(guān)系；提出了分層處理的拓?fù)淇刂扑惴↙ELB，在能量效率和負(fù)載均衡之間找出較優(yōu)平

4、衡點(diǎn)，以更好地發(fā)揮多節(jié)點(diǎn)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(diǎn)協(xié)同路由機(jī)制，考察了多節(jié)點(diǎn)協(xié)同中繼在更好地適應(yīng)WSN多樣的無線環(huán)境和應(yīng)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(chǔ)上，提出了基于多節(jié)點(diǎn)協(xié)同的自適應(yīng)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(diǎn)協(xié)同路由，增加自適應(yīng)判斷時的推理能力。 (4)通過研究基于多節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)協(xié)同的可靠性和協(xié)同開銷，給出了基于多節(jié)點(diǎn)協(xié)同的集合匯聚模型(SAM)，并設(shè)計了低功耗的多節(jié)點(diǎn)協(xié)同匯聚方法。理論分析和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，驗(yàn)證了基于多節(jié)點(diǎn)協(xié)同的集合匯聚對網(wǎng)絡(luò)整體性能的有效提升。 (5)通