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如何在节点能量与计算能力等资源有限的情况下,为无线传感器网络的数据传输提供可靠高效的机制,以保证数据的逼真度和传输效率,是无线传感器网络研究中的一个基本问题。因为网络特性与传统IP网络有明显区别,因此不能将传统的传输控制协议,如TCP和UDP,直接应用于无线传感器网络。目前,国内外对无线传感器网络传输控制协议的研究已经取得一定进展,但这些研究大多是基于小规模的网络进行,并不适用于大规模网络。
本文针对大规模分簇无线传感器网络中的“漏斗效应”和簇间传输干扰问题,通过对Siphon协议和REDD方案的研究,提出一个基于分簇网络结构的多sink多信道传输方案,将Siphon协议多sink的思想应用于能量利用效率高的分簇网络,并采用REDD方案提出的多信道方法解决簇间传输干扰问题,在保证节点有效利用能量的同时提高无线传感器网络的数据传输性能。
本文首先介绍大规模分簇网络结构的特点,以及“漏斗效应”与簇间传输干扰问题和已有的解决方法。重点介绍Siphon协议和REDD方案,指出两者结合的可行性,并提出基于分簇网络结构的多sink多信道传输方案的设计思想。接着分4个部分阐述方案的具体内容,包括:1)虚拟sink如何布置以实现对指定区域的无缝覆盖;2)虚拟sink如何与物理sink和传感器节点相关联;3)虚拟sink如何为作用范围内的簇分配不同的信道,提高数据传输的可靠性;4)采用本方案后拥塞发生的可能原因与地点及其解决方法。然后通过硬件平台和仿真软件对方案的效果进行试验,证明该方案能在保证节点有效利用能量的同时,提高网络数据的吞吐量及传输的可靠性。最后根据试验结果指出存在的问题和下一步的研究方向。