大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡及無線Ad-hoc網(wǎng)絡的漸近性能.pdf

1、在過去二十年，大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(WSNs)及無線Ad-hoc網(wǎng)絡越來越受到人們的關注。在大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡和無線Ad-hoc網(wǎng)絡中，漸近性能分析主要專注于網(wǎng)絡的極限特性，例如，網(wǎng)絡吞吐量，生命周期等。對漸近性能的分析對于網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計有著極為重要的指導意義。在文獻中，無線傳感器網(wǎng)絡和無線Ad-hoc網(wǎng)絡的漸近性能，如單播、多播的吞吐量受到研究人員廣泛的關注和研究。
　　 資源受限的無線傳感囂網(wǎng)絡(WSNs)面臨的一個極其重

2、要的挑戰(zhàn)是如何延長網(wǎng)絡生命周期的同時保持一定的數(shù)據(jù)收集率。為了達到這個目的，現(xiàn)有的文獻提出了很多基于移動的數(shù)據(jù)收集模型(MADC)。然而，缺少從網(wǎng)絡吞吐量即最大數(shù)據(jù)收集率，以及與一個特定數(shù)據(jù)收集率相關的生命周期的角度對于MADC模型特性進行系統(tǒng)性分析。在第二章，我們從理論的角度首次對上述的問題進行了研究。特別的，我們首先提出了一種基于移動匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)收集模型(MSADC)。該模型包含了移動數(shù)據(jù)收集的主要參數(shù)，如移動節(jié)點的速度，移動節(jié)點

3、的移動路徑等。接下來，我們提出了一種綜合的理論方法來計算可達的網(wǎng)絡吞吐量和生命周期。依據(jù)所提的方案，我們研究了具有一個或多個移動匯聚節(jié)點的無線傳感器網(wǎng)絡的特性。我們的分析不僅表明基于移動匯聚節(jié)點的無線傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)收集率要高于靜態(tài)傳感器網(wǎng)絡，同時也對于如何調(diào)節(jié)移動參數(shù)來達到提高網(wǎng)絡收集率和最大化生命周期的提供了更深入的了解。最后，我們通過模擬實驗來驗證了理論分析的正確性。
　　 為了提高無線傳感器網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)收集率，另一個重要

4、的方法是使用移動中繼節(jié)點。在第三章，我們研究了一種基于移動中繼節(jié)點的無線傳感器網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡中多個移動中繼節(jié)點分布在其中，他們從靜態(tài)傳感器節(jié)點收集數(shù)據(jù)并將收集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給靜態(tài)匯聚節(jié)點。為了便于我們的討論，我們提出了一種新的基于移動匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)收集模型(MRADC)?；谶@個方法，我們構造性的分析了大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡中的可達數(shù)據(jù)收集率。在該方案中，我們通過選擇適當?shù)囊苿訁?shù)來達到一定的數(shù)據(jù)收集率。我們的分析顯示，如果移動中繼節(jié)點的數(shù)量少

5、于某一個閾值時，數(shù)據(jù)收集率將隨著移動中繼節(jié)點的增加而增大。另一方面，如果移動中繼節(jié)點的數(shù)量大于某一個閾值時，其網(wǎng)絡吞吐量為一個常數(shù)。同時我們也發(fā)現(xiàn)，基于移動中繼節(jié)點的傳感器網(wǎng)絡其數(shù)據(jù)收集率還受到傳輸半徑和干擾因素的影響。為了證明我們的分析，我們進行了大量的模擬實驗，實驗也驗證了我們在理論分析中所選擇的移動參數(shù)的有效性，及網(wǎng)絡吞吐量。
　　 在現(xiàn)有的大多數(shù)無線網(wǎng)絡中，終端用戶通常從有線網(wǎng)絡中獲得數(shù)據(jù)，典型的，如Internet。在

6、這種方式下，從根本上說其所有的網(wǎng)絡流都需要通過一些接入點連接到Internet。這也意味著，無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)吞吐量將被這些接入點的傳輸速率所限制。為了全面的了解無線網(wǎng)絡的能力，我們憧憬未來的無線網(wǎng)絡其自身將具有某些數(shù)據(jù)內(nèi)容的存儲。在第四章，我們以理論的觀點研究了上述網(wǎng)絡的特性。特別的，我們考慮在分布式數(shù)據(jù)分發(fā)中使用多播，然后我們對于基于大規(guī)模無線Ad-hoc網(wǎng)絡的分布式數(shù)據(jù)分發(fā)(DCD-WANET)的網(wǎng)絡吞吐量的漸近上界進行了研究。我們的