采集樹網絡中可靠數據采集與配置研究.pdf

1、電子器件制造工藝和無線通信技術的發(fā)展，使大量具有微處理能力的微型傳感器節(jié)點組成的無線傳感器網絡逐漸成為工業(yè)界和學術界研究的熱點問題。無線傳感器網絡集信息獲取、處理和傳輸為一體，在工業(yè)、農業(yè)、軍事、環(huán)境監(jiān)控、生物醫(yī)療、城市管理和搶險救災等領域有著非常廣泛的應用前景。數據傳輸是無線傳感器網絡設計和實現中的一個關鍵問題，它決定了數據包如何經過多跳步路由成功地傳輸到目的節(jié)點，對網絡的性能有重要影響。
　　 隨著無線傳感器網絡應用的多樣性

2、，復合型的應用越來越普遍。一神應用不是單純實現一個功能，而是多個功能的集合，許多成熟的協議在融入到此復合型應用中時，達到的結果與研究結果相差很大，有些協議在某些應用中甚至不能用。因此，根據不同應用的特點設計相應的協議是無線傳感器網絡協議設計的基本問題之一。
　　 本文圍繞無線傳感器網絡中周期性數據采集和命令式數據配置這類復合型的應用作了深入研究，在國內外相關研究成果的基礎上，圍繞可靠性的實現數據傳輸和數據配置提出了幾種有效的解決

3、方案，論文主要作了以下幾方面的工作。
　　 1.論文提出了一種完全分布式的多信道傳輸協議。根據采集樹網絡的特點，使用多信道傳輸策略，有效解決了單信道傳輸時網絡中存在的路徑干擾問題，同時提高了系統(tǒng)的吞吐量。該協議從鏈路質量估計、鄰居表同步管理、數據管理、發(fā)送隊列處理、信標發(fā)送及路徑維護各方面進行設計，充分發(fā)揮多信道傳輸的優(yōu)勢，減少了信道傳輸間的相互干擾，提高了采集樹網絡中數據傳輸的可靠性。
　　 2.在前面研究的基礎上，提

4、出了一種分布式的多路徑傳輸協議。該協議根據路徑的相關因子，選擇與主路徑最大不相關的路徑作為備用路徑;并通過在數據包中添加路徑標示的方法，標記數據傳輸選擇的路徑。
　　 3.針對拓撲動蕩對采集樹網絡數據傳輸可靠性的影響，提出了一種拓撲動蕩控制策略。本策略首先根據節(jié)點的鄰居個數，建立節(jié)點的可用容量估計模型;另外，提出了一種利用三次握手協議選擇父節(jié)點的方法，利用該方法，可以將每個節(jié)點的流量負載控制在一個合理的范圍內，使其不超過節(jié)點的可

5、用容量;最后，提出了一種根據網絡狀況自適應地調整節(jié)點可用容量估計的維護方法，利用該方法，每個節(jié)點隨著網絡環(huán)境的變化，持續(xù)地調整自己的可用容量估計。
　　 4.針對無線傳感器網絡應用中的周期性數據采集和命令式數據配置這種復合型應用，在前面研究的基礎上，提出了一種在數據采集期間進行數據配置的方案。首先，對采集樹協議做了相應的修改，利用捎帶技術，將節(jié)點的父節(jié)點信息附加在數據包頭，傳送到基站，在每個節(jié)點發(fā)送數據到基站后，基站掌握了全網的

6、拓撲信息;另外，在基站收集的全局拓撲信息的基礎上，提出了三種不同的適用于采集樹下的數據配置方法;最后，利用基站采集的全局拓撲信息及提出的三種數據配置方法，提出了一種低消耗、高可靠的數據配置方案。
　　 綜上所述，本文根據采集樹網絡的特點，針對周期性數據采集和命令式數據配置這種復合型應用，提出了三種提高數據傳輸可靠性的方法和一種數據配置方案。利用多信道技術、多路徑傳播技術、拓撲動蕩控制策略提高了數據傳輸的可靠性，在此基礎上提出了一