無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中支持實(shí)時(shí)查詢的實(shí)時(shí)路由協(xié)議

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1、碩士學(xué)位論文無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中支持實(shí)時(shí)查詢的實(shí)時(shí)路由協(xié)議THEREAL-TIMEROUTINGPROTOCOLFORSUPPORTINGREAL-TIMEQUERYINWIRELESSSENSORNETWORKS陳權(quán)哈爾濱工業(yè)大學(xué)2012年7月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：TP393.01學(xué)校代碼：10213 國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：004.9密級(jí)：公開(kāi)工學(xué)碩士學(xué)位論文無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中支持實(shí)時(shí)查詢的實(shí)時(shí)路由協(xié)議碩士研究生：陳權(quán)導(dǎo)師：高宏申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)所在單位：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院答辯日期：2012

2、年7月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TP393.01U.D.C:004.9DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEREAL-TIMEROUTINGPROTOCOLFORSUPPORTINGREAL-TIMEQUERYINWIRELESSSENSORNETWORKSCandidate：ChenQuanSupervisor：Prof.GaoHongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngin

3、eeringSpeciality：ComputerScienceandTechnologyAffiliation：SchoolofComputerScienceandTechnologyDateofDefence：July,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的許多應(yīng)用都需要實(shí)時(shí)通信，但是由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)性和不可靠性，導(dǎo)致端到端之間的延遲是不確定的，這給實(shí)時(shí)

4、路由的設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。特別是在周?chē)h(huán)境的干擾和噪聲很?chē)?yán)重的情況下，無(wú)線信道的質(zhì)量還會(huì)激烈的波動(dòng)。但是，到目前為止，還沒(méi)有一種分布式的路由協(xié)議考慮由于鏈路的不可靠性，導(dǎo)致重傳次數(shù)影響單跳的延遲和包傳輸成功的概率，造成端到端之間延遲的不確定性，從而影響路由協(xié)議的實(shí)時(shí)性和可靠性。因此，本文主要從鏈路不可靠性的角度對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)時(shí)路由進(jìn)行了研究。首先，基于不可靠的鏈路，本文綜合考慮了鏈路的質(zhì)量與鏈路的延時(shí)，提出了一種新的轉(zhuǎn)發(fā)可靠性概念，并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新的實(shí)時(shí)路由協(xié)議RSPEED。在R

5、SPEED中，利用轉(zhuǎn)發(fā)可靠性表示節(jié)點(diǎn)在給定的延遲閾值下成功將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到鄰居節(jié)點(diǎn)的概率，并以此保證路由的實(shí)時(shí)性和可靠性，提供一定的QoS服務(wù)。另外，當(dāng)環(huán)境中鏈路質(zhì)量比較差時(shí)，還能在滿足實(shí)時(shí)性的基礎(chǔ)上通過(guò)權(quán)衡傳輸延時(shí)與傳輸可靠性，從而獲得更高的傳輸成功率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們的方法能夠顯著的提高包的傳輸成功率和減少包超過(guò)deadline的數(shù)量，特別是當(dāng)信道非常差時(shí)，我們的方法在性能上比SPEED高出20%左右。其次，考慮到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中能量是受限的，本文提出了一種通過(guò)限制重傳來(lái)達(dá)到能量高效的可靠實(shí)時(shí)路

6、由。本文提出的算法能夠在給定一條已知的路徑時(shí)，通過(guò)確定每跳鏈路的重傳次數(shù)，使最大化路徑在滿足實(shí)時(shí)性前提下包發(fā)送成功的概率。另外，通過(guò)理論分析證明，本文提出的算法能夠在多項(xiàng)式的時(shí)間內(nèi)得到最優(yōu)解。最后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的算法的優(yōu)越性，能在滿足實(shí)時(shí)性的前提下優(yōu)化路徑上的包發(fā)送成功的概率，進(jìn)一步提高實(shí)時(shí)路由的實(shí)時(shí)性和可靠性。最后，根據(jù)本文提出的實(shí)時(shí)路由算法，設(shè)計(jì)了一套單點(diǎn)實(shí)時(shí)查詢系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠支持用戶對(duì)特定節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)查詢請(qǐng)求。該實(shí)時(shí)查詢系統(tǒng)，能夠根據(jù)用戶給定的查詢請(qǐng)求，保證數(shù)據(jù)在一定的延遲閾值和可靠性

7、要求內(nèi)將數(shù)據(jù)返回給用戶。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明了我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性和可靠性兩方面優(yōu)越的性能。關(guān)鍵詞無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；實(shí)時(shí)路由；轉(zhuǎn)發(fā)可靠性；不可靠鏈路；實(shí)時(shí)查詢-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractManywirelesssensornetworkapplicationsrequirereal-timecommunication. Butitisveryhardforreal-timeroutingdesignwhenconsideringtheunreliability andvariant

8、ofthesensornetwork,whichmakingtheEnd-to-Enddelayuncertain. Evenworse,whentheinterferenceandnoiseintheenvironmentisveryserious,the qualityofthewirelesschannelmayfluctuateveryintensive.However,thereisno distributedroutingprotocoltoconside