無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中低能耗低延時數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的研究.pdf

1、低能耗低延時數(shù)據(jù)傳輸一直是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的一個重要研究方向。隨著WSN應(yīng)用的開拓，不斷的有專家學(xué)者加入到這個研究熱潮中來。節(jié)點的數(shù)據(jù)從采集到傳輸?shù)教幚恚恳粋€環(huán)節(jié)的低能耗低延時考慮都是必不可少的部分。
　　本文首先站在節(jié)點微觀的角度，研究如何有效處理節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)，然后，轉(zhuǎn)發(fā)給路由表的下一跳節(jié)點，從而使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r盡可能小，同時保證在傳輸過程中節(jié)點的能耗少。設(shè)計出了一種低能耗低延時的MAC(media access

2、 control)傳輸協(xié)議----CH-MAC。該協(xié)議將數(shù)據(jù)請求幀RTS和數(shù)據(jù)請求確認幀CTS進行壓縮，得到一個新的控制幀----T幀。由于該幀的引入，在傳輸過程中，T幀既可以充當(dāng)當(dāng)前節(jié)點接收數(shù)據(jù)幀后的確認；同時，也能夠代表對下一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€數(shù)據(jù)請求，省略掉數(shù)據(jù)請求幀 RTS的傳輸耗時以及不斷請求信道的耗時，從而加快了數(shù)據(jù)的傳輸。另外，為了避免節(jié)點的空閑偵聽對節(jié)點能量的消耗，提出節(jié)點主動睡眠機制，讓當(dāng)前發(fā)送完數(shù)據(jù)并接收到確認幀的節(jié)點

3、立即進入睡眠，從而降低節(jié)點由于空閑偵聽帶來的能量消耗以及有可能帶來的隱藏終端問題。最后，通過四種網(wǎng)絡(luò)中的仿真實驗證明，CH-MAC可以有效達到減少數(shù)據(jù)包傳輸延時和降低節(jié)點能耗的目的。其次，站在節(jié)點宏觀的角度，研究如何降低整個網(wǎng)絡(luò)的傳輸能耗。由于壓縮感知的出現(xiàn)，給每一個傳統(tǒng)行業(yè)都帶來了不少沖擊，這其中就包括 WSN。因此，本文嘗試性的將二者進行結(jié)合，將CS應(yīng)用于節(jié)點數(shù)據(jù)收集中，提出基于CS的分簇式數(shù)據(jù)收集。結(jié)合傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，對網(wǎng)絡(luò)進行分

4、簇，減少簇內(nèi)節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸量與傳輸次數(shù)，同時，將CS結(jié)合到數(shù)據(jù)收集的過程中，簇頭節(jié)點將數(shù)據(jù)進行觀測壓縮，即采集的數(shù)據(jù)在給定的測量矩陣下進行基變換，得到具有一定稀疏性的待傳輸數(shù)據(jù)，有效降低節(jié)點傳輸所消耗的能量，最后，所有數(shù)據(jù)都收集完成，在基站進行數(shù)據(jù)的重構(gòu)，得到誤差，并反饋誤差給重構(gòu)步驟，調(diào)節(jié)測量矩陣的行數(shù)，最終，得到滿足一定誤差閾值的原始數(shù)據(jù)。另外，緊密結(jié)合WSN的應(yīng)用場景，提出一種基于CS的質(zhì)量可伸縮低信息密度數(shù)據(jù)收集算法。本算法通