移动感控系统的建模与仿真评测技术研究

摘要

近年来，快速发展的无线通信技术和计算机网络大大推动了无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称 WSN）在实际生活中应用的快速普及。WSN集成了无线通信以及嵌入式等技术，已经在环境监测、农业、医疗以及抢险等领域展现了良好的应用价值。移动感控系统是能够感知和控制处理信息的WSN，也在不同领域得到了广泛的应用。
　　软件仿真和建模作为研究感控网关键技术的重要手段，通过构建良好的网络模型，模拟评测不同应用环境下感控网的系统性能，从而达到更好地开发和部署系统的目的。目前，在感控网仿真方面，虽然已经有很多通用的技术框架，但是由于应用环境的差异性，这些仿真平台在评测特定应用领域的感控网时，不能提供相对精确的支持。
　　本文针对实际课题中感控网的应用环境和要求，研究评测该感控网性能的方法，为项目的实际开发和部署提供修正建议和指导。因此，本文首先根据该感控网的应用环境和要求，设计并实现了集成无线节点的移动性、能耗、碰撞检测、信号衰减以及应用业务等模型的移动感控系统仿真平台，为性能评测工作提供定制的仿真环境。
　　应用于不同领域和环境下的移动感控系统，其信道环境，流量负载和拓扑结构等都相差甚远，对系统能耗和生存时间也影响不一。本文通过研究现有的感控网信道模型和流量模型，设计并实现基于实际课题的模拟信道环境的路径损耗模型（Path Loss Model）和阴影模型（Shadowing Model），以及模拟实际业务的ON/OFF流量模型，在此基础上，提出了该感控网的生存时间预测方法。
　　最后，结合本文感控网的网络拓扑与针对项目改进后的路由协议，采用数据分析与拟合建模的方法，创建不同的仿真场景尽可能真实地模拟实际的应用环境，对信道、业务以及整体能耗进行评测，对比分析实验结果，验证设计与实现工作的正确性。
　　实验结果表明，虽然本文的移动感控系统仿真平台是针对特定感控网而建立，但是通过综合考虑多方面因素（包括节点移动性、信道、业务等）对系统能耗的影响，提高了能耗模型的精度和预测方法的准确性，为实际开发和部署提供了指导。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究目的

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

1.4论文结构组织与安排

第2章 移动感控系统仿真平台的设计及实现

2.1引言

2.2 OMNeT++与其他仿真工具的选择

2.3平台架构

2.4移动感控系统仿真平台的设计

2.5移动感控系统仿真平台的实现

2.6本章小结

第3章 面向移动感控系统的建模方法研究与实现

3.1引言

3.2无线信道与链路建模方法研究与实现

3.3网络业务流量建模方法研究与实现

3.4系统生存时间预测方法研究与实现

3.5本章小结

第4章 实验与结果分析

4.1引言

4.2实验平台的基本参数

4.3无线信道的仿真与结果分析

4.4网络业务流量的仿真与结果分析

4.5系统能耗和性能的仿真评测实验

4.6本章小结

结论

参考文献

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致谢