文档介绍：中国科学技术大学
博士学位论文
容迟移动传感器网络中数据传输与数据管理机制的研究
姓名:黎洁
申请学位级别:博士
专业:通信与信息系统
指导教师:屈玉贵
2011-04-26
中国科学技术大学
博士学位论文
容迟移动传感器网络中数据传输
与数据管理机制的研究
作者姓名: 黎洁
学科专业: 通信与信息系统
导师姓名: 屈玉贵教授
完成时间: 二○一一年四月二十六日
University of Science and Technology of
China
A dissertation for doctor’s degree
Research on Data Transmission and
Data Manageme nt for
Delay-Tolerant Mobile works
Author’s Name: Jie LI
speciality: Communication and Information System
Supervisor: Prof. Yugui Qu
Finished time: May 26th, 2011
中国科学技术大学学位论文原创性声明
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□公开□保密(____年)
作者签名:_______________ 导师签名:_______________
签字日期:_______________ 签字日期:_______________
摘要
摘要
容迟移动传感器网络是在特殊的网络应用环境下诞生的一种新型的无线传
感器网络,这类网络节点密度低,网络非常稀疏,传感器节点在网络中不再拘
泥于静态的分发到环境中采样数据,而是布置在移动的载体上并随之不断运动,
导致网络拓扑结构高动态变化,网络呈现弱状态连接,从而造成节点间通信时
断时续,数据传输成功率降低,容易引起数据无效传输和重传风暴;此外,容
迟移动传感器网络具有数据容迟性的特点,节点采集的数据不再需要完全实时
地发送至后台控制端,旨在收集大量的数据做出统计意义上的分析,即对数据
的实时性要求降低。但也造成了数据堆积,节点缓冲局限性和数据的大量累积
带来了数据管理的问题。
针对上述网络特点带来的数据传输和数据管理方面的问题,本文从网络的
弱状态连接、网络的能量有效性、数据的高效传输以及数据队列管理入手,对
容迟移动传感器网络模型的建立、MAC 层节能协议设计、数据队列的动态管
理和网络的跨层优化设计进行了深入的研究,主要的研究内容如下:
1. 节能高效的数据传输机制
针对容迟移动传感器网络拓扑结构高动态且稀疏的网络特点,提出了一种
节能且实现简单高效的容迟 MAC 协议(Delay-Tol erant MAC,DT-MAC),采
用免前导码的异步占空比机制和接收方发起传输的工作方式,并引入具有邻居
更新、发起传输、竞争控制和拓扑维护等多重功能的初始感知帧(Initial Aware
Frame,IAF),通过降低报文重传率和控制报文开销,有效控制了网络能耗,
延长了网络生命期。在移动传感器网络实验平台上的实验表明,在恶劣的高动
态拓扑环境中,DT-MAC 在发送节点和接收节点双方皆能达到极高的能量利用
率,对一跳传输延时和网络吞吐量也有显著改善。
2. 基于优先级的动态数据管理策略
针对数据的容迟性和节点的存储空间局限性会导致数据堆积和有时数据无
法及时有效到达的问题,本文在自适应有效数据发起方式的基础上引入了基于
优先级的动态队列管理策略,利用数据到达和服务过程为马尔科夫过程,建立
基于优先级的混合式抢占型队列