無線傳感網中低延遲協(xié)議的研究.pdf

1、無線網絡是當前最熱門的技術之一，其中的無線傳感器網絡、物聯網、泛在網絡等已經開始在人類社會生活的各個方面應用，例如野外環(huán)境監(jiān)測、智能家居、工業(yè)控制、災害預警等。而此類應用有很多不僅對數據的實時性存在較高要求，需要無線網絡保證一定的延遲下限，同時對魯棒性或者能耗在不同的場景下也存在不同的要求。例如，在災害預警類應用中，網絡通常工作在比較惡劣的環(huán)境中，所以協(xié)議除了要具有較好的延遲表現以外，還需要有較好的魯棒性，以保證災害發(fā)生時預警信息可以安

2、全高效的抵達目的。本文的研究對這類低延遲的應用進行了深入分析，在野外環(huán)境監(jiān)測等場景，網絡主要由使用電池供電的有源傳感器節(jié)點(以下簡稱傳感器節(jié)點)組成，主要挑戰(zhàn)是要兼顧延遲性能和魯棒性，在智能家居等場景中;網絡主要由從環(huán)境中獲取能量的EnergyHarvesting節(jié)點（能量收集型節(jié)點)組成，主要挑戰(zhàn)是要兼顧延遲和能耗，本文針對以上這些挑戰(zhàn)進行了以下幾個方面的研究:
　　1.提出了低延遲高魯棒性的路由協(xié)議(RDR)，RDR通過獨特的

3、路徑探測尋找延遲較短、抗逆性較強的路徑，以此降低傳輸延遲，利用周圍節(jié)點協(xié)助轉發(fā)解決不穩(wěn)定鏈路，增強魯棒性，使得網絡中的節(jié)點可以在良好的網絡環(huán)境和惡劣的網絡環(huán)境中都保持較好的延遲表現，同時保證網絡中節(jié)點可以進行端到端通信，不再局限于單向數據收集。
　　2.提出延遲可控的低能耗MAC協(xié)議(ED-MAC)，將通信的發(fā)起方由發(fā)送節(jié)點轉移至接收節(jié)點，由接收節(jié)點發(fā)起通信，避免了由于競爭信道引起的碰撞問題。通過對數據包到達時間進行估算和動態(tài)調整

4、休眠周期，減少了空閑監(jiān)聽時間，以此保證了低能耗。通過對動態(tài)精準的調整收發(fā)雙方的相遇時間，保證平均等待延遲可控，從實驗的角度給出了協(xié)議的適用范圍，實現了延遲和低能耗通信。同時ED-MAC不需要進行時鐘同步。
　　3.針對前述協(xié)議，本文使用OMNeT++平臺圍繞延遲，魯棒性，能耗等多個角度進行了大量的仿真實驗，通過理論分析和仿真實驗結合，從各個方面說明了本文所提出的協(xié)議的有效性和正確性。
　　與現有的方法相比，本文提出的協(xié)議不僅