無線傳感網(wǎng)移動接入與信息獲取優(yōu)化策略研究.pdf

1、在大規(guī)模異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中引入節(jié)點的移動性能有效提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、生存時間、可靠性與覆蓋度?，F(xiàn)有針對異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動性的研究主要面向容忍延遲(DelayTolerent)等類型的應(yīng)用，以最優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)能耗為目標(biāo)，不能很好解決移動節(jié)點的快速、無縫接入問題，且無法有效滿足如城市軌道交通反恐等應(yīng)用中基于移動節(jié)點的大數(shù)據(jù)量、實時傳感信息獲取要求。針對上述問題，本文從快速移動接入?yún)f(xié)議、移動匯聚節(jié)點臨近分簇動態(tài)調(diào)整、移動自適應(yīng)跨層優(yōu)化設(shè)計等角度

2、出發(fā)，對大規(guī)模異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中移動匯聚節(jié)點動態(tài)接入和信息獲取優(yōu)化問題展開研究。本文的主要貢獻(xiàn)如下： 首先，針對大規(guī)模異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)中移動和固定節(jié)點混合組網(wǎng)問題，在三層網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)下，提出了一種面向移動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的跨層協(xié)議?？蚣?，設(shè)計了支持移動節(jié)點異構(gòu)組網(wǎng)的協(xié)議棧層間接口和功能模塊，并對移動無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用模式與應(yīng)用場景進(jìn)行了詳細(xì)的分析，為后續(xù)研究工作奠定基礎(chǔ)。 其次，針對大規(guī)模異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中移動節(jié)點快速接入

3、、移動鏈路維護(hù)、匯聚節(jié)點周圍通信模式優(yōu)化等問題，結(jié)合現(xiàn)有多種MAC協(xié)議的優(yōu)點，提出了一種移動自適應(yīng)MAC協(xié)議MA-MAC。該協(xié)議實現(xiàn)了低時延移動接入，具備移動鏈路自動維護(hù)功能，并提供了一種自適應(yīng)工作模式調(diào)整機制以緩解移動節(jié)點周圍的通信瓶頸問題。仿真研究表明相對現(xiàn)有典型移動MAC協(xié)議，MA-MAC極大提高了移動節(jié)點與底層傳感節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交互性能，且資源要求低、可實現(xiàn)性強。 再次，針對現(xiàn)有大規(guī)模異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇協(xié)議無法有效支

4、持節(jié)點移動性和切換問題，結(jié)合MA-MAC協(xié)議與雙重分簇DC-MAC協(xié)議，提出了一個基于分簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的移動自適應(yīng)MAC協(xié)議MA-DC-MAC，并針對移動信息獲取中存在的移動匯聚節(jié)點附近聚播數(shù)據(jù)傳輸效率低等問題，設(shè)計了一種自適應(yīng)跨層優(yōu)化方案AOCMSN。仿真實驗證明經(jīng)過AOCMSN優(yōu)化的MA-DC-MAC協(xié)議能夠大幅度提高移動匯聚節(jié)點附近聚播數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏侣屎统晒β?，同時也降低了數(shù)據(jù)傳輸時延和能量消耗。 再次，針對中層無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

5、中固定與移動匯聚節(jié)點混合組網(wǎng)問題進(jìn)行深入分析，提出了一種基于混合匯聚節(jié)點的傳感信息獲取機制。該機制極大降低了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在移動路由維護(hù)方面的開銷。仿真研究表明相對于固定傳感器網(wǎng)絡(luò)，使用該信息獲取機制的混合網(wǎng)絡(luò)在不同負(fù)載下能獲得較高的數(shù)據(jù)傳輸成功率和較低的平均數(shù)據(jù)傳輸延遲，同時網(wǎng)絡(luò)生存時間也大幅延長。 最后，為有效展開異構(gòu)、移動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，基于Qualnet仿真軟件搭建了一個高逼真度的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，提供了節(jié)點能耗模