本文關鍵詞：惡劣環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)存儲問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：許多新興的傳感器網(wǎng)絡應用都部署在偏遠的、人類無法靠近的惡劣環(huán)境中。在這類場景下,一方面很難長期近距離地部署大功率的基站;另一方面?zhèn)鞲衅鞴?jié)點包括sink節(jié)點在內(nèi)會因自身的資源約束和外在環(huán)境的影響而發(fā)生故障。當傳感器節(jié)點失效時,會造成其存儲數(shù)據(jù)的丟失,進而嚴重影響到數(shù)據(jù)的可用性。因此,如何設計有效的存儲策略以提高感知數(shù)據(jù)的可靠性成為當下的一個研究熱點。本文首先對節(jié)點自身資源耗盡引起的數(shù)據(jù)存儲問題進行研究,針對目前無冗余數(shù)據(jù)存儲策略中存在的忽略節(jié)點存儲、能量約束和數(shù)據(jù)檢索成本的問題,提出了兩種改進的無冗余數(shù)據(jù)存儲算法以解決帶有優(yōu)先級的數(shù)據(jù)重分配和檢索問題(DRRP):一種是基于最小費用流的集中式數(shù)據(jù)存儲算法DPE22,另一種是基于節(jié)點協(xié)作通信的分布式數(shù)據(jù)存儲算法22PD。這兩種算法均在節(jié)點能量、存儲容量受限的條件下最小化了數(shù)據(jù)重分配和檢索的總能耗。對于外在環(huán)境而引起的不可預知的節(jié)點失效問題,簡單的無冗余存儲策略已無法保證數(shù)據(jù)的可靠性,為此可以引入編碼機制以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余容錯存儲。為了解決基于編碼的數(shù)據(jù)冗余存儲方案中存在的遍歷速度慢、譯碼效率低的問題,本文又提出了另外一種在惡劣環(huán)境下適用性更強的基于最小生成樹的半隨機化網(wǎng)絡編碼數(shù)據(jù)冗余存儲算法QRNCDS。QRNCDS采用最小生成樹遍歷機制將k個源數(shù)據(jù)包分散存儲到網(wǎng)絡的所有節(jié)點上,而每一個節(jié)點則根據(jù)半隨機矩陣的理論對接收到的源數(shù)據(jù)包進行編碼,最終只存儲一個編碼數(shù)據(jù)包。通過理論分析和實驗仿真,我們證明了所提的三種存儲算法不僅能夠減少通信的能耗,還能提高數(shù)據(jù)的存活率、延長數(shù)據(jù)的保存時間。
【關鍵詞】：惡劣環(huán)境 無線傳感器網(wǎng)絡 數(shù)據(jù)存儲 數(shù)據(jù)重分配和檢索 網(wǎng)絡編碼
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP333;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 專用術(shù)語注釋表8-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 研究目標與方法11-12
• 1.3 主要研究內(nèi)容12-13
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 惡劣環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)存儲問題研究15-30
• 2.1 無冗余的數(shù)據(jù)存儲策略研究16-21
• 2.1.1 集中式數(shù)據(jù)重分配策略16-19
• 2.1.2 分布式數(shù)據(jù)重分配策略19-21
• 2.2 基于冗余的數(shù)據(jù)存儲策略研究21-28
• 2.2.1 基于備份的數(shù)據(jù)冗余存儲策略22-23
• 2.2.2 基于編碼的數(shù)據(jù)冗余存儲策略23-28
• 2.3 各存儲策略存在的問題和挑戰(zhàn)28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 兩種無冗余的數(shù)據(jù)存儲算法30-56
• 3.1 間歇性連接WSNs的數(shù)據(jù)存儲問題30-33
• 3.1.1 網(wǎng)絡模型30-31
• 3.1.2 能量模型31-32
• 3.1.3 傳統(tǒng)的無冗余數(shù)據(jù)存儲策略32-33
• 3.2 一種基于最小費用流的集中式數(shù)據(jù)重分配算法E~2DP~233-43
• 3.2.1 數(shù)據(jù)優(yōu)先級機制33
• 3.2.2 DRRP問題定義33-34
• 3.2.3 E~2DP~2算法描述34-39
• 3.2.4 E~2DP~2算法的仿真驗證與性能分析39-43
• 3.3 一種基于節(jié)點協(xié)作通信的分布式數(shù)據(jù)重分配算法D~2P~243-55
• 3.3.1 D~2P~2算法描述44-48
• 3.3.2 D~2P~2算法的理論性能分析48-51
• 3.3.3 D~2P~2算法的實驗性能分析51-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 第四章 一種基于網(wǎng)絡編碼的數(shù)據(jù)冗余存儲算法56-72
• 4.1 相關冗余存儲策略分析56-57
• 4.2 一種基于最小生成樹的半隨機化網(wǎng)絡編碼數(shù)據(jù)冗余存儲算法QRNCDS57-64
• 4.2.1 最小生成樹57-58
• 4.2.2 半隨機矩陣58-59
• 4.2.3 QRNCDS算法描述59-64
• 4.3 QRNCDS算法的理論性能分析64-65
• 4.4 QRNCDS算法的實驗性能分析65-71
• 4.4.1 源數(shù)據(jù)包的遍歷性能實驗66-67
• 4.4.2 源數(shù)據(jù)包的恢復性能實驗67-71
• 4.5 本章小結(jié)71-72
• 第五章 總結(jié)與展望72-74
• 5.1 工作總結(jié)72-73
• 5.2 工作展望73-74
• 參考文獻74-78
• 附錄1 程序清單78-79
• 附錄2 攻讀碩士學位期間撰寫的論文79-80
• 附錄3 攻讀碩士學位期間參加的科研項目80-81
• 致謝81

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