無線傳感網(wǎng)中低延遲協(xié)議的研究.pdf

1、無線網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前最熱門的技術(shù)之一，其中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng)絡(luò)等已經(jīng)開始在人類社會生活的各個(gè)方面應(yīng)用，例如野外環(huán)境監(jiān)測、智能家居、工業(yè)控制、災(zāi)害預(yù)警等。而此類應(yīng)用有很多不僅對數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性存在較高要求，需要無線網(wǎng)絡(luò)保證一定的延遲下限，同時(shí)對魯棒性或者能耗在不同的場景下也存在不同的要求。例如，在災(zāi)害預(yù)警類應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)通常工作在比較惡劣的環(huán)境中，所以協(xié)議除了要具有較好的延遲表現(xiàn)以外，還需要有較好的魯棒性，以保證災(zāi)害發(fā)生時(shí)預(yù)警信息可以安

2、全高效的抵達(dá)目的。本文的研究對這類低延遲的應(yīng)用進(jìn)行了深入分析，在野外環(huán)境監(jiān)測等場景，網(wǎng)絡(luò)主要由使用電池供電的有源傳感器節(jié)點(diǎn)(以下簡稱傳感器節(jié)點(diǎn))組成，主要挑戰(zhàn)是要兼顧延遲性能和魯棒性，在智能家居等場景中;網(wǎng)絡(luò)主要由從環(huán)境中獲取能量的EnergyHarvesting節(jié)點(diǎn)（能量收集型節(jié)點(diǎn))組成，主要挑戰(zhàn)是要兼顧延遲和能耗，本文針對以上這些挑戰(zhàn)進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究:
　　1.提出了低延遲高魯棒性的路由協(xié)議(RDR)，RDR通過獨(dú)特的

3、路徑探測尋找延遲較短、抗逆性較強(qiáng)的路徑，以此降低傳輸延遲，利用周圍節(jié)點(diǎn)協(xié)助轉(zhuǎn)發(fā)解決不穩(wěn)定鏈路，增強(qiáng)魯棒性，使得網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以在良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中都保持較好的延遲表現(xiàn)，同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行端到端通信，不再局限于單向數(shù)據(jù)收集。
　　2.提出延遲可控的低能耗MAC協(xié)議(ED-MAC)，將通信的發(fā)起方由發(fā)送節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移至接收節(jié)點(diǎn)，由接收節(jié)點(diǎn)發(fā)起通信，避免了由于競爭信道引起的碰撞問題。通過對數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間進(jìn)行估算和動(dòng)態(tài)調(diào)整

4、休眠周期，減少了空閑監(jiān)聽時(shí)間，以此保證了低能耗。通過對動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)的調(diào)整收發(fā)雙方的相遇時(shí)間，保證平均等待延遲可控，從實(shí)驗(yàn)的角度給出了協(xié)議的適用范圍，實(shí)現(xiàn)了延遲和低能耗通信。同時(shí)ED-MAC不需要進(jìn)行時(shí)鐘同步。
　　3.針對前述協(xié)議，本文使用OMNeT++平臺圍繞延遲，魯棒性，能耗等多個(gè)角度進(jìn)行了大量的仿真實(shí)驗(yàn)，通過理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)合，從各個(gè)方面說明了本文所提出的協(xié)議的有效性和正確性。
　　與現(xiàn)有的方法相比，本文提出的協(xié)議不僅