具有不可靠链路的低占空比传感网中低延迟路由协议研究
低占空比无线传感器网络（Low-duty-cycle Wireless Sensor Networks，简称LDC-WSN）可部署在人类难以进入的恶劣环境中执行长期的监测和目标跟踪等任务，具有广泛的应用前景。在LDC-WSN中，节点大部分时间都处于睡眠状态，只有少量的时间处于工作状态。因此在数据传输过程中，发送节点发送数据时需要等待接收节点苏醒，由此产生睡眠延迟(Sleep Delay)。通常情况下，节点之间的睡眠延迟是数据传输延迟的几十倍或上百倍。因此传统的基于节点持续工作(All-node-active)的路由协议不适用于这种网络。此外，目前大部分已有的针对LDC-WSN的路由协议并没有考虑不可靠链路的情况，因此在实际应用场景中，路由性能会受到很大影响。综上所述，设计不可靠通信环境中低延迟的路由协议是目前研究的一个难点，具有较大的挑战性。 本文针对以上问题进行研究，主要开展如下工作: (1)LDC-WSN中能量感知的动态路由算法。目前已有的LDC-WSN路由协议主要关注如何减少端到端延迟，没有充分考虑均衡节点的能量消耗，容易导致数据传输过程中某些节点能量消耗过快而过早死亡。为了解决这个问题，提出了一种基于链路质量和能量感知的路由算法EADR(Energy-aware Dynamic Routing)。每个节点维护一个转发集，转发集中的节点均是链路质量较高的邻居。在进行数据传输时，节点将数据发送给转发集中决策因子高的邻居，而决策因子由转发集中节点的工作/睡眠调度和能量水平来动态决定。仿真实验结果表明，EADR算法能够降低端到端的延迟，提高数据成功发送率，提高网络生命周期。 (2)异步低占空比WSN中基于相长干涉的数据收集协议。在基于事件驱动的传感器应用中，节点并不是进行持续的数据收集，而是在有事件发生时才会向Sink发送数据。目前已有的数据收集协议中，为了维护协议的健壮性，节点需要定期维护邻居节点信息，产生较大的控制开销。而在具有不可靠链路LDC-WSN中，由于睡眠延迟和不可靠通信的存在，维护过程将会变得更为复杂。为了解决这个问题，提出了在异步LDC-WSN中基于相长干涉的数据收集协议ADCCI(Asynchronous Duty Cycle and Constructive Interference)。在ADCCI中，节点不需要保存和维护邻居节点信息。当有数据发送时，节点会先与Sink建立多条传输路径，然后传输路径上的节点利用基于相长干涉的并发传输快速且可靠的将数据发送到Sink。仿真实验结果表明，ADCCI协议能够降低端到端延迟，提高数据包接收率，产生更少的控制开销。
无线传感器网络;路由协议;链路质量;能量感知
广西大学
硕士
计算机系统结构
梁俊斌
2017
中文
TN925.93
57
2018-07-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）