延遲容忍傳感器網絡性能研究.pdf

1、以無線傳感器網絡及Ad Hoc網絡為代表的新興無線通信網絡因其架設方便，通信靈活等特點被首先應用到傳統(tǒng)蜂窩網絡無法覆蓋或難以適用的具有挑戰(zhàn)性、應急性的特殊環(huán)境通信領域。特殊通信網絡的研究區(qū)別于傳統(tǒng)有線和民用無線網絡，具有通信難度大，通信環(huán)境復雜，傳統(tǒng)通信協(xié)議無法適用的特點，具有一定的戰(zhàn)略性和前瞻性。延遲容忍網絡正是在這種背景下應運而生。從最初的有線跨區(qū)域通信到衛(wèi)星通信、星際網絡及各種無線特殊環(huán)境通信，無線鏈路的時變性，資源的有限性都加強

2、了對通信的挑戰(zhàn)。
　　 而同時隨著通信技術、嵌入式計算技術和傳感器技術的飛速發(fā)展和日益成熟，具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器開始在世界范圍內出現(xiàn)，由這些微型傳感器構成的無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)是計算機科學技術的一個新的研究領域。無線傳感器節(jié)點這些“智能灰塵”，將通信網絡的泛在性發(fā)揮到極致，能夠被廣泛應用在空間、陸地、地下、水下等各類特殊環(huán)境，提供無人職守的信息感知、收集

3、、監(jiān)測、處理等一系列信息服務。
　　 本文將延遲容忍網絡應用到無線傳感器網絡中，形成延遲容忍傳感器網絡，并通過三個方面對延遲容忍傳感器網絡進行性能研究。首先本文研究了移動性對網絡性能的影響和移動軌跡的設計原則。然后綜合考慮無線資源的權衡關系和設計空間。對網絡的性能進行綜合評估，整體協(xié)調網絡的權衡關系，并通過合理調整參數以達到整體性能的最優(yōu)化。最后綜述了現(xiàn)階段支持移動性的傳感器網絡路由方法和延遲容忍網絡中的主要路由方法。研究適合具

4、有移動匯聚節(jié)點的延遲容忍傳感器網絡的路由策略，即在保證節(jié)能特性的同時盡量提高路由協(xié)議的容錯性和時效性。
　　 本文主要取得如下研究成果：
　　 (1)通過理論推導和仿真驗證，定量分析了移動匯聚節(jié)點對網絡性能的提升。指出了移動節(jié)點軌跡設計的重要性，給出了圓形和矩形的軌跡設計方法并根據相應結論提出了軌跡設計的原則和考慮因素。
　　 (2)通過對延遲容忍傳感器網絡進行理論建模，研究各個性能指標之間的權衡關系和指標、參數

5、空間。提出了碰面延遲和單跳內平均處理延遲的計算方法。
　　 (3)針對Sink做隨機移動的情況，圍繞隨機移動模型展開了對網絡性能的分析。通過對隨機方向模型和隨機路點模型的移動特性的研究，分別針對單跳和多跳兩種通信方式提出了數據平均遞交延遲、數據備份數、節(jié)點緩存和能量等多項性能指標的計算方法，指出了延遲和能量、備份數之間的權衡關系，評估了各主要通信參數的影響，并通過仿真驗證了理論分析的正確性。
　　 (4)針對Sink移動

6、軌跡固定的情況，提出了單跳情況下數據平均遞交延遲和能量消耗的計算方法，并通過仿真進行了驗證。同時對于多跳通信方式下網絡的性能研究，通過考慮延遲容忍網絡中的四種典型路由策略，提出了針對每種路由的延遲和能量計算方法，指出了延遲和能量的權衡關系，并通過仿真驗證了理論分析的有效性，同時對多種參數的變化進行了性能評估。
　　 (5)研究現(xiàn)階段支持移動性的傳感器網絡路由方法和延遲容忍網絡中的主要路由方法。提出了一種適合具有移動匯聚節(jié)點的延遲

7、容忍傳感器網絡路由策略。并將該路由算法與現(xiàn)有支持移動性的傳感器網絡路由方法進行了理論比較，并通過仿真與現(xiàn)有的延遲容忍網絡路由協(xié)議進行了性能比較，驗證了基于Tree的動態(tài)優(yōu)化數據分發(fā)策略在數據遞交延遲和應對惡劣鏈路環(huán)境上的性能優(yōu)勢。
　　 本文研究延遲容忍傳感器網絡在間歇性連接特性及節(jié)點移動性的環(huán)境下的網絡性能，關注于如何有效利用有限的通信資源和知識信息，在設計空間、參數空間等諸多因素影響下，獲得整體通信性能的平衡和提升。論文的研