用于工业过程监测的无线传感器网络路由协议研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王军1,2
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| 答辩日期 | 2009-05-25 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 于海斌 ; 曾鹏 |
| 关键词 | 无线传感器网络 工业应用 路由协议 节能 可靠性 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 其他题名 | Routing Algorithms for Industrial Process Monitoring with Wireless Sensor Network |
| 英文摘要 | 微电子、无线通信、自动控制和人工智能等领域的技术进步，推动了无线传感器网络的发展。无线传感器网络改变了人与自然的交互方式，是二十一世纪最具影响的IT技术之一，在军事、环境、医疗、家庭、工业和其它领域有广阔的应用前景。路由协议是目前传感器网络研究的重要内容，协议设计与网络应用密切相关。在工业无线监测应用中，路由协议设计的主要目标是提高可靠性和降低节点能耗；而传统网络路由协议设计的首要任务是提供高质量的数据服务。这些不同导致传统网络的路由协议不能直接应用于工业过程监测网络。论文针对工业无线监测应用的需求和特点展开研究工作，主要包括以下几方面内容。论述了工业无线传感器网络路由协议设计所面临的挑战性问题，系统地总结了已有研究成果与不足，具体分析了在工业过程监测环境下无线传感器网络的特点和路由需要重点解决的问题。分析了工业过程监测应用对传感器网络的路由需求，并实地测试了工厂车间环境下的信道质量。针对这些工业应用的实际需求，提出了在减少协议开销、降低协议能耗的同时提高数据传输可靠性的路由机制，以满足不同现场设备对数据路由的需求。针对工业过程监测网络中的上行数据量大且具有周期性的特点，提出了一种基于链路质量估计的逐跳多径路由协议。该协议使数据在每一跳的转发过程中都有多条路径可以使用，在提高转发成功率的同时避免了端到端多路径机制带来的大量开销。针对工业过程监测应用中下行数据量少且具有非周期性的特点，提出了基于分布式编址算法的主动路由协议。该协议中，传感器节点分配到下行地址之后就可以计算出下一跳转发地址，从而避免了采用基于广播转发的方式，大大减少了路由开销。同时，单播转发的下行数据不会引发“广播风暴”，减轻了对网络中周期性上行数据转发的影响。针对手持设备所具有的移动性、数据量少和通信不频繁的特点，设计了面向移动设备的低开销按需路由协议。该协议只在手持设备有远程连接需求的时候才建立主路由，然后按需延长，避免手持设备每移动一次就要重新进行路由发现。此外，在路由发现环节利用了已经建立好的主动路由，通过单播方式转发路由发现报文，不但大幅减少了协议开销，同时也保证了所选路由的高质量。为了测试本文提供的路由协议在工厂车间内的实际效果，构建了一个工作在2.4GHz上的验证系统。该验证系统以网络层的可靠性机制为基础，通过在链路层采用TDMA机制、FDMA机制和在传输层重传等机制的配合，达到了较高的报文传输可靠性，证明本文提出的路由协议能够满足工业过程监测应用的需要。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-11-29 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 69页 |
| 分类号 | TP212 |
| 源URL | [http://210.72.131.170//handle/173321/279]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_工业信息学研究室 |
| 作者单位 | 1.中国科学院研究生院 2.中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王军. 用于工业过程监测的无线传感器网络路由协议研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：沈阳自动化研究所
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