无线传感器网络干扰拓扑及其路由协议研究
传统无线传感器网络发展为中高速传感器网络(MiddleandHighRateWirelessSensorNetworks，MHR-WSN)，需要对多媒体、视频、音频、文件传输等多元化数据进处理，数据量巨大，要求的数据传输率高，复杂的网络链路使无线信号在传输过程中易受到节点的干扰影响。对于节点能源严重受限的中高速传感器网络来说，QoS保证、能量有效性及可靠性传输成为了衡量网络性能的重要指标。该网络可以与传感技术、分布信息处理、互联网组网，物联网等技术融合，在军事国防、工农业、生物医疗、环境监测、危险区域远程控制等许多领域都有着广阔的研究价值和应用前景。因此，研究低干扰，高能效的中高速无线传感器网络具有十分重要的意义。
无线传感器节点之间是通过自组织无线网络进行信息传输的，在网络传输过程中易受到同构或异构的干扰，加上传感器网络的部署要求和空间的能源和带宽的限制，使得网络中的传输性能受到严重影响。为了满足中高速传感器网络传输性能的要求，研究减少节点之间复杂的无线信号的干扰拓扑及其路由传输协议就变得尤其重要。对中高速无线传感器网络中的干扰问题研究，目的是要提高无线传感器网络的通信效率，减小网络通信时延，使得接收节点能够正确接收所需要的数据，减小数据发送端重传，降低网络的能耗，保证QoS。
本文针对中高速无线传感器网络中节点间的干扰，研究其干扰拓扑优化控制技术和能量优化的路由协议，主要工作有:
(1)分析了无线传感器网络干扰研究现状，干扰的构成及其特点，以及分析了干扰的模型，并着重分析了干扰优化控制拓扑及干扰下的路由协议。
(2)在研究已有的无线传感器网络的干扰优化拓扑控制算法的基础上，并考虑了干扰的拓扑控制机制，考虑许多无线传感器网络的设计中忽略干扰对拓扑控制的影响，提出一种干扰感知的混合拓扑优化控制算法，该算法首先根据随机分布的传感器节点的通信量和传输距离及干扰的关系，把高负载的相邻节点连接较远的低负荷节点上，然后从最大发射功率的单位圆图中计算GG拓扑控制图，再从YG图中计算删除GG图中单向边得到最终的拓扑图。仿真表明，提出的算法比其它算法能效更高，干扰更低，保证QoS。
(3)基于无线链路的物理传输特性——有一定的干扰也能保证成功发送接收数据，提出一种干扰自适应能量高效路由算法，该算法通过提高干扰节点能量或切换到干扰区以外信道，找出最小能量链路，来保证整个网络路径能量总和达到最小或近似最小。为了防止干扰节点能量不断提高而过快消亡，引入了一个能量置信度α。实验模拟仿真表明，该算法能够平衡全网络能耗，延长无线传感器网络的生存时间，保证节点传输功率和连通性。
无线传感器网络;干扰链路;拓扑控制;能量路由
广东工业大学
硕士
控制科学与工程
程良伦
2013
中文
TN915.04;TP212
76
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）