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面向低占空比无线传感器网络的数据传输协议研究

面向低占空比无线传感器网络的数据传输协议研究

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作者: 史培中

出版社: 科学出版社

出版时间: 2019-03

版次: 1

ISBN: 9787030596536

定价: 78.00

装帧: 平装

开本: 其他

页数: 128页

字数: 200千字

分类: 综合性图书

本书系统地阐述了低占空比无线传感器网络QoS机制的相关问题及解决方案，将睡眠调度节能机制对无线传感器网络QoS保障带来的影响和挑战作为出发点，分析睡眠调度节能机制对数据聚集、多跳广播和端到端通信三种基本数据传输模式的影响，针对动态传送协作树的移动目标跟踪应用场景，分析了感知事件或目标的传送协作树中节点在数据聚集时由于争用无线共享信道引起的碰撞和干扰问题，提出了面向动态传送协作树的动态时隙分配协议（简称D-TDMA）；针对同步睡眠调度支持下的多跳广播的代价高、算法复杂和难以应用于大规模无线传感器网络的问题，采用了一种动态睡眠调度调整的策略，使广播转发节点和接收节点之间保持一种准同步的关系，提出了基于分布式准同步机制的可靠广播协议（简称DQSB）；分析了面向低功耗监听的异步睡眠调度节能机制的无线传感器网络多跳广播问题，针对现有工作采用的单播实现广播的转发机制的广播代价较高、碰撞和干扰的概率大，引入了广播的延迟广播转发策略，提出了时延受限和能量均衡的多跳广播协议（简称DCEB）；面向低功耗监听的异步睡眠调度网络环境，时延敏感的应用不能忽略睡眠造成的时延。本文分析了端到端时延控制的问题，提出了基于跨层设计的自适应占空比控制协议（简称CLA-DC）；针对链路质量对丢包检测的影响，提出基于链路质量估计的丢包攻击检测和分析方法；本书所提出的协议采用统一的基于组件的跨层设计框架，体现了QoS性能指标之间的有机统一，为低占空比无线传感器网络的应用提供具有可靠性、实时性和安全性的跨层协议设计新思路、新方法。章  绪论
  1.1  研究背景
    1.1.1  无线传感器网络概述
    1.1.2  无线传感器网络特点
    1.1.3  无线传感器网络节能协议研究的必要性
  1.2  节能通信协议研究现状及分析
    1.2.1  基于睡眠调度的MAC协议
    1.2.2  面向睡眠调度的数据传输协议研究意义
    1.2.3  面向睡眠调度的数据传输面临的主要挑战
  1.3  本书的主要研究工作及组织结构
    1.3.1  主要研究工作及创新点
    1.3.2  本书的组织结构
第2章  面向动态传送协作树的动态时隙分配协议
  2.1  引言
  2.2  相关研究工作
  2.3  网络模型与问题描述研究
  2.4  D-TDMA协议设计
    2.4.1  D-TDMA概述
    2.4.2  Slot分配算法设计
    2.4.3  目标跟踪数据聚集
    2.4.4  节点的动态加入/退出
    2.4.5  调度策略的维护
  2.5  D-TDMA协议性能分析
    2.5.1  能量消耗分析
    2.5.2  端到端时延分析
    2.5.3  能耗和时延性能比较
  2.6  D-TDMA协议实验结果与对比
  2.7  本章小结
第3章  基于分布式准同步机制的可靠广播协议
  3.1  引言
  3.2  相关研究工作
  3.3  模型假设与研究问题
    3.3.1  系统模型
    3.3.2  广播转发条件分析
    3.3.3  准同步机制
  3.4  DQSB协议设计
    3.4.1  分布式准同步广播协议设计
    3.4.2  协议各状态关系分析
    3.4.3  DQSB协议性质分析
    3.4.4  低时延路由
  3.5  DQSB协议实验结果与分析
    3.5.1  基于The ONE仿真平台的扩展
    3.5.2  不同的占空比下性能对比
    3.5.3  不同网络规模下性能对比
    3.5.4  不可靠链路下可靠性测试
    3.5.5  低时延单播汇聚路由测试
    3.5.6  参数λ分析
  3.6  本章小结
第4章  时延受限和能量均衡的多跳广播协议
  4.1  引言
  4.2  相关研究工作
  4.3  研究问题
    4.3.1  问题描述
    4.3.2  问题建模
  4.4  DCEB协议设计
    4.4.1  能量均衡广播主干的构建
    4.4.2  广播转发时间的确定
    4.4.3  时延约束广播报文的转发
    4.4.4  DCEB协议实现
  4.5  DCEB实验结果与分析
    4.5.1  实验设置
    4.5.2  性能指标
    4.5.3  性能比较分析
  4.6  本章小结
第5章  基于跨层的自适应占空比控制协议
  5.1  引言
  5.2  相关研究工作
  5.3  研究问题
    5.3.1  问题描述
    5.3.2  系统模型
  5.4  CLA-DC协议设计
    5.4.1  单跳时延模型
    5.4.2  单跳通信时延分析
    5.4.3  自适应占空比控制算法设计
  5.5  CLA-DC实验结果与分析
    5.5.1  单跳时延控制验证
    5.5.2  端到端时延控制对比
  5.6  本章小结
第6章  总结和展望
  6.1  主要研究工作
  6.2  进一步的研究方向
参考文献
内容简介:
本书系统地阐述了低占空比无线传感器网络QoS机制的相关问题及解决方案，将睡眠调度节能机制对无线传感器网络QoS保障带来的影响和挑战作为出发点，分析睡眠调度节能机制对数据聚集、多跳广播和端到端通信三种基本数据传输模式的影响，针对动态传送协作树的移动目标跟踪应用场景，分析了感知事件或目标的传送协作树中节点在数据聚集时由于争用无线共享信道引起的碰撞和干扰问题，提出了面向动态传送协作树的动态时隙分配协议（简称D-TDMA）；针对同步睡眠调度支持下的多跳广播的代价高、算法复杂和难以应用于大规模无线传感器网络的问题，采用了一种动态睡眠调度调整的策略，使广播转发节点和接收节点之间保持一种准同步的关系，提出了基于分布式准同步机制的可靠广播协议（简称DQSB）；分析了面向低功耗监听的异步睡眠调度节能机制的无线传感器网络多跳广播问题，针对现有工作采用的单播实现广播的转发机制的广播代价较高、碰撞和干扰的概率大，引入了广播的延迟广播转发策略，提出了时延受限和能量均衡的多跳广播协议（简称DCEB）；面向低功耗监听的异步睡眠调度网络环境，时延敏感的应用不能忽略睡眠造成的时延。本文分析了端到端时延控制的问题，提出了基于跨层设计的自适应占空比控制协议（简称CLA-DC）；针对链路质量对丢包检测的影响，提出基于链路质量估计的丢包攻击检测和分析方法；本书所提出的协议采用统一的基于组件的跨层设计框架，体现了QoS性能指标之间的有机统一，为低占空比无线传感器网络的应用提供具有可靠性、实时性和安全性的跨层协议设计新思路、新方法。
目录:
章  绪论
  1.1  研究背景
    1.1.1  无线传感器网络概述
    1.1.2  无线传感器网络特点
    1.1.3  无线传感器网络节能协议研究的必要性
  1.2  节能通信协议研究现状及分析
    1.2.1  基于睡眠调度的MAC协议
    1.2.2  面向睡眠调度的数据传输协议研究意义
    1.2.3  面向睡眠调度的数据传输面临的主要挑战
  1.3  本书的主要研究工作及组织结构
    1.3.1  主要研究工作及创新点
    1.3.2  本书的组织结构
第2章  面向动态传送协作树的动态时隙分配协议
  2.1  引言
  2.2  相关研究工作
  2.3  网络模型与问题描述研究
  2.4  D-TDMA协议设计
    2.4.1  D-TDMA概述
    2.4.2  Slot分配算法设计
    2.4.3  目标跟踪数据聚集
    2.4.4  节点的动态加入/退出
    2.4.5  调度策略的维护
  2.5  D-TDMA协议性能分析
    2.5.1  能量消耗分析
    2.5.2  端到端时延分析
    2.5.3  能耗和时延性能比较
  2.6  D-TDMA协议实验结果与对比
  2.7  本章小结
第3章  基于分布式准同步机制的可靠广播协议
  3.1  引言
  3.2  相关研究工作
  3.3  模型假设与研究问题
    3.3.1  系统模型
    3.3.2  广播转发条件分析
    3.3.3  准同步机制
  3.4  DQSB协议设计
    3.4.1  分布式准同步广播协议设计
    3.4.2  协议各状态关系分析
    3.4.3  DQSB协议性质分析
    3.4.4  低时延路由
  3.5  DQSB协议实验结果与分析
    3.5.1  基于The ONE仿真平台的扩展
    3.5.2  不同的占空比下性能对比
    3.5.3  不同网络规模下性能对比
    3.5.4  不可靠链路下可靠性测试
    3.5.5  低时延单播汇聚路由测试
    3.5.6  参数λ分析
  3.6  本章小结
第4章  时延受限和能量均衡的多跳广播协议
  4.1  引言
  4.2  相关研究工作
  4.3  研究问题
    4.3.1  问题描述
    4.3.2  问题建模
  4.4  DCEB协议设计
    4.4.1  能量均衡广播主干的构建
    4.4.2  广播转发时间的确定
    4.4.3  时延约束广播报文的转发
    4.4.4  DCEB协议实现
  4.5  DCEB实验结果与分析
    4.5.1  实验设置
    4.5.2  性能指标
    4.5.3  性能比较分析
  4.6  本章小结
第5章  基于跨层的自适应占空比控制协议
  5.1  引言
  5.2  相关研究工作
  5.3  研究问题
    5.3.1  问题描述
    5.3.2  系统模型
  5.4  CLA-DC协议设计
    5.4.1  单跳时延模型
    5.4.2  单跳通信时延分析
    5.4.3  自适应占空比控制算法设计
  5.5  CLA-DC实验结果与分析
    5.5.1  单跳时延控制验证
    5.5.2  端到端时延控制对比
  5.6  本章小结
第6章  总结和展望
  6.1  主要研究工作
  6.2  进一步的研究方向
参考文献

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