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无线传感器网络中自适应链路质量评估机制研究

作　者: 段磊
导　师: 刘琳岚
学　校: 南昌航空大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 无线传感网络 链路质量评估 稳定链路 非稳定链路 EWMA
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 45次
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内容摘要


随着无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)技术的发展，其被广泛应用于国防军事、医疗卫生、环境监测、智能交通、精准农业等诸多领域。但是在实际的应用中，节点的部署环境复杂多变，节点间通信使用低功率的无线射频信号，容易受到噪声、干扰及多径效应的影响而导致数据包传输出错或者丢失。此外，节点一般采用干电池进行供电，电池的能量有限，一旦耗尽，将导致节点无法正常工作，甚至“死亡”。因此，需要引入链路质量评估机制，选择较好的链路来提高消息成功传输的概率，降低因数据重传而造成的能量消耗，提高节点的寿命，延长整个网络的生命周期。本文首先分析了导致无线传感器网络链路不可靠的因素，详细介绍了链路的特性及其对上层网络协议性能的影响，对现有链路质量评估方法进行深入的研究和分析。在此基础上，提出了一种自适应的链路质量评估方法(Adaptive LinkQuality Estimation, ALQE)，采用EWMA(Exponentially Weighted Moving Average)模型作为基本的评估框架，将链路分为稳定链路和非稳定链路，使用被动侦听RSSI均值的方法判断当前链路的稳定状态，针对不同类型的链路采用不同的权值，来评估当前链路质量的好坏。实验结果表明，该方法在保证评估结果正确性和稳定性的,同时能够快速地对链路质量的变化做出响应，为路由协议的选择提供依据，且与原有的EWMA方法相比，没有增加额外的开销，提高了评估的性能，适用于资源受限的传感器节点。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章 绪论  7-12
  1.1 研究的背景及意义  7-8
  1.2 研究现状  8-10
  1.3 研究内容  10
  1.4 本文组织结构  10-12
第2章 无线传感器网络中链路特性分析  12-19
  2.1 影响链路质量的因素  12-14
    2.1.1 路径损耗  12-13
    2.1.2 多径效应  13
    2.1.3 节点干扰  13-14
    2.1.4 背景噪声  14
  2.2 WSN中链路的特性  14-18
    2.2.1 “灰区”的存在  14-15
    2.2.2 时间波动性  15-16
    2.2.3 方向性  16-17
    2.2.4 突发性  17
    2.2.5 非对称性  17-18
  2.3 本章小结  18-19
第3章 链路质量评估标准及评估方法  19-29
  3.1 链路质量评估标准  19-22
    3.1.1 基于软件的评估标准  19-20
    3.1.2 基于硬件的评估标准  20-22
    3.1.3 评估标准的分析与比较  22
  3.2 链路质量评估方法  22-28
    3.2.1 基于软件的评估方法  23-24
    3.2.2 基于硬件的评估方法  24-25
    3.2.3 基于不同链路层面的评估方法  25-26
    3.2.4 链路稳定性评估方法  26-27
    3.2.5 链路突发性评估方法  27-28
  3.3 本章小节  28-29
第4章 ALQE评估机制的设计与实现  29-43
  4.1 链路稳定性分析  29-31
  4.2 RSSI区间划分  31-33
    4.2.1 RSSI与LQI的对比  31-32
    4.2.2 RSSI均值与PRR的关系  32-33
  4.3 ALQE链路评估机制  33-39
    4.3.1 EWMA模型分析  34-36
    4.3.2 丢包相关性分析  36-37
    4.3.3 W和α值的影响  37-38
    4.3.4 ALQE的实现  38-39
  4.4 链路质量的量化表示方法  39-42
    4.4.1 现有的量化表示方法  40-41
    4.4.2 本文采用的量化表示方法  41-42
  4.5 本章小结  42-43
第5章 实验分析  43-50
  5.1 实验平台简介  43-46
    5.1.1 硬件平台  43-45
    5.1.2 软件平台  45-46
  5.2 实验性能分析  46-49
    5.2.1 准确性  48-49
    5.2.2 稳定性和灵敏性  49
  5.3 本章小结  49-50
第6章 总结与展望  50-52
  6.1 总结  50-51
  6.2 展望  51-52
参考文献  52-55
攻读硕士学位期间参与课题情况  55-56
攻读硕士期间发表论文情况  56-57
致谢  57-58

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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