大規(guī)模無線傳感器網絡及無線Ad-hoc網絡的漸近性能.pdf

1、在過去二十年，大規(guī)模無線傳感器網絡(WSNs)及無線Ad-hoc網絡越來越受到人們的關注。在大規(guī)模無線傳感器網絡和無線Ad-hoc網絡中，漸近性能分析主要專注于網絡的極限特性，例如，網絡吞吐量，生命周期等。對漸近性能的分析對于網絡系統(tǒng)的設計有著極為重要的指導意義。在文獻中，無線傳感器網絡和無線Ad-hoc網絡的漸近性能，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絡(WSNs)面臨的一個極其重

2、要的挑戰(zhàn)是如何延長網絡生命周期的同時保持一定的數據收集率。為了達到這個目的，現有的文獻提出了很多基于移動的數據收集模型(MADC)。然而，缺少從網絡吞吐量即最大數據收集率，以及與一個特定數據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)點的數據收集模型(MSADC)。該模型包含了移動數據收集的主要參數，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絡吞吐量和生命周期。依據所提的方案，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)點的無線傳感器網絡的數據收集率要高于靜態(tài)傳感器網絡，同時也對于如何調節(jié)移動參數來達到提高網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絡中的數據收集率，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)點的無線傳感器網絡，該網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)點收集數據并將收集的數據轉發(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)點的數據收集模型(MRADC)?；谶@個方法，我們構造性的分析了大規(guī)模無線傳感器網絡中的可達數據收集率。在該方案中，我們通過選擇適當的移動參數來達到一定的數據收集率。我們的分析顯示，如果移動中繼節(jié)點的數量少

5、于某一個閾值時，數據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)點的數量大于某一個閾值時，其網絡吞吐量為一個常數。同時我們也發(fā)現，基于移動中繼節(jié)點的傳感器網絡其數據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的有效性，及網絡吞吐量。
　　 在現有的大多數無線網絡中，終端用戶通常從有線網絡中獲得數據，典型的，如Internet。在

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