无线传感器网络中基于定向扩散协议的跨层拥塞控制方法的研究

摘要

无线传感器网络是一个多学科交叉的前沿性研究领域,在军事和民用领域都有广阔的应用前景,无线传感器网络被认为是二十一世纪最具影响力的技术之一。
　　无线传感器网络固有的多对一、多跳路由的通信模式在通信过程中容易导致网络发生拥塞,消耗网络极其有限的能量,缩短网络的生命周期。在拥塞控制机制的设计中传统网络和无线传感器网络的技术要求和设计目标完全不同,因此有必要针对无线传感器网络的特点和应用要求提出有利于无线传感器网络通信的拥塞控制技术。
　　本文将无线传感器网络中的拥塞控制机制和跨层优化方案相结合,提出了一种基于定向扩散协议的跨层拥塞控制方法。该方法以基于随机竞争的介质访问接入机制为基础,将缓存占有率作为判定网络拥塞的依据,拥塞信息沿着定向扩散树逐跳地逆向传递,通知上游节点降低发送速率,达到缓解局部拥塞的目的;Sink节点周期性地检测的网络通信状况,并将速率调节信息逐跳地反馈给源节点,源节点根据接收到的反馈信息调整发送速率,从而缓解全局拥塞。
　　利用 NS-2网络仿真工具对本文提出的拥塞控制方法进行模拟,使用单位时间内Sink节点接收所需数据包的数目、单位时间内网络丢包总数、能量有效性和逼真度四个典型的参数对不同的网络场景进行性能分析,验证了本文提出的拥塞控制方法能够保证数据包传输的完整性,有效的缓解拥塞,并且具有较高的能源有效性。

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第一章 绪论

§1.1 课题背景

§1.2 研究意义

§1.3 无线传感器网络概述

§1.4 论文主要的研究内容和组织结构

第二章 无线传感器网络路由协议的分析

§2.1 无线传感器网络路由协议的分类

§2.2 无线传感器网络典型路由协议的理论研究

§2.3 本章小结

第三章 无线传感器网络拥塞控制机制的研究

§3.1 传统网络拥塞控制机制的局限性

§3.2 无线传感器网络拥塞控制机制

§3.3 本章小结

第四章 基于定向扩散协议的跨层拥塞控制方法

§4.1 无线传感器网络的跨层优化设计方案

§4.2 无线传感器网络的介质访问控制技术

§4.3基于定向扩散协议的跨层拥塞控制方法的分析

§4.4 本章小结

第五章 协议的仿真与分析

§5.1 路由协议的选取

§5.2 仿真实验与性能分析

§5.3 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 全文总结

§6.2 研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果