本文關鍵詞：Relay組網中Relay節(jié)點選擇算法研究與組網平臺的實現

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【摘要】：隨著物理世界對聯網的需求越來越大,物聯網呈現出巨大的發(fā)展前景,適用于物聯網的無線局域網也越來越趨向于大規(guī)模、高密度部署,即要求支持更多用戶節(jié)點和更大覆蓋范圍。在低頻段低功耗無線局域網中,為了實現大規(guī)模用戶節(jié)點部署和大范圍覆蓋,采用了基于Relay的多跳組網模式。該組網模式將大規(guī)模節(jié)點分別歸屬于不同的Relay節(jié)點管理,在每個Relay內部使用不同的信道來減少節(jié)點之間的沖突;同時,通過Relay節(jié)點轉發(fā)機制將一次長距離傳輸改成兩次短距離傳輸,降低各節(jié)點的發(fā)射功率。但是,由于很多節(jié)點之間數據的交互是周期性進行的,同時開啟大量Relay節(jié)點可能會導致很多Relay節(jié)點頻繁地處于空閑狀態(tài),而節(jié)點在處于空閑狀態(tài)也要消耗相當大的能量,這勢必造成了不必要的能量浪費。針對能耗問題,本文提出了一種基于覆蓋控制的Relay節(jié)點選擇算法。首先以節(jié)點部署相關理論為基礎,通過粗選和精選確定備選的Relay節(jié)點組;然后搭建仿真模型,通過Matlab仿真,綜合比較了每組Relay節(jié)點的覆蓋率、休眠率和覆蓋能耗,確定最終開啟的Relay節(jié)點的位置和數量。通過此算法,可以有效地調節(jié)Relay節(jié)點的數量,在滿足一定覆蓋要求前提下,減少開啟的Relay節(jié)點個數,讓一部分Relay節(jié)點進入休眠狀態(tài),從而降低能耗。為了驗證多跳組網的性能,我們搭建了基于Linux的演示驗證平臺,設計了節(jié)點的自適應性切換機制:節(jié)點可根據當前的鏈路質量,在直聯模式(直接與接入點關聯)和Relay組網模式下自適應性切換,從吞吐量、時延和丟包率三個方面驗證了自適應性切換機制的優(yōu)勢。另外,在符合驗證要求的前提下,我們在平臺中采用了虛擬用戶、虛擬小區(qū)來模擬大規(guī)模節(jié)點,降低了平臺的搭建成本。
【關鍵詞】：低功耗 Relay節(jié)點 休眠 覆蓋能耗 切換機制
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5;TP391.44
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 論文的研究背景15
• 1.2 物聯網的研究現狀15-19
• 1.2.1 物聯網的概念15-17
• 1.2.2 物聯網的研究現狀17-19
• 1.3 物聯網的無線接入技術19-21
• 1.4 論文的研究意義21-22
• 1.5 論文的主要工作及內容安排22-25
• 第二章 基于Relay的組網技術25-35
• 2.1 組網場景問題分析25-28
• 2.1.2 超長傳輸距離導致能耗增大25-26
• 2.1.3 用戶密集型部署帶來的挑戰(zhàn)26-28
• 2.2 基于Relay的組網方案28-33
• 2.2.2 Relay功能實體30-31
• 2.2.3 Relay組網的優(yōu)勢及舉例31-33
• 2.3 本章小結33-35
• 第三章 基于覆蓋控制的Relay節(jié)點選擇算法35-59
• 3.1 無線傳感網絡覆蓋控制問題的提出35-36
• 3.2 基于覆蓋控制節(jié)點選擇研究現狀36-37
• 3.3 覆蓋性能指標37-39
• 3.4 覆蓋模型的建立39-42
• 3.5 基于覆蓋控制的Relay節(jié)點選擇算法42-48
• 3.6 基于覆蓋控制的Relay節(jié)點選擇算法仿真分析48-57
• 3.6.1 仿真參數設定48
• 3.6.2 仿真結果與分析48-52
• 3.6.3 算法的詳細實現舉例52-57
• 3.7 本章小結57-59
• 第四章 基于Relay組網方案的仿真平臺的設計與實現59-77
• 4.1 平臺的基本架構59-64
• 4.1.1 平臺的具體環(huán)境介紹59-60
• 4.1.2 平臺的拓撲以及具體構成60-64
• 4.2 平臺方案的具體實現64-67
• 4.2.1 協議的一致性分析64-65
• 4.2.2 虛擬節(jié)點的設計65-66
• 4.2.3 時延和吞吐量的測量66-67
• 4.3 節(jié)點的自適應性切換機制的實現67-76
• 4.3.1 幾類節(jié)點的平臺演示67-69
• 4.3.2 節(jié)點的自適應性切換機制69-74
• 4.3.3 Relay組網性能的驗證74-76
• 4.4 本章小結76-77
• 第五章 全文總結77-79
• 5.1 全文總結77
• 5.2 研究展望77-79
• 參考文獻79-81
• 致謝81-83
• 作者簡介83-84

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本文編號：558528