无线传感网络的拥塞控制机制研究

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无线传感网络是近年来发展起来的一种新兴的信息采集技术,在环境监测、工业控制等领域有着广泛应用。其多跳传输、多对一传输、资源有限等特点,不仅容易导致网络发生拥塞,而且也使已有的传统拥塞控制机制无法有效解决它的拥塞控制问题。因此,研究适合无线传感网络特点的拥塞控制机制具有非常重要的实际意义和应用价值。本文从改善网络节点公平性、提高算法对网络环境适应性等方面开展了研究,提出了一些新的拥塞控制算法,并通过NS2仿真平台进行了验证。主要研究工作包括:(1)针对网络拥塞时造成的远近节点带宽的不公平性,提出了一种兼顾远近源节点带宽公平性分配的拥塞控制算法(QPID-DF),通过综合考虑全局拥塞状况、本地拥塞状况与数据包传输距离,对队列进行动态管理,从而提高远近节点之间数据传输带宽的公平性;同时,利用量子粒子群算法优化缓冲队列管理机制,避免产生节点级拥塞。(2)针对无线传感网络的拥塞问题,提出了一种压缩感知与速率控制相结合的拥塞缓解方法。针对局部拥塞,通过开环逐条反压机制调整上游节点的发送速率,从而快速缓解局部拥塞。针对全局拥塞,各节点采用压缩感知的方法采集数据,减小采集信息的冗余,从而缓解全局性拥塞。拥塞缓解后,节点正常采样,以此来保证数据的真实度。(3)针对无线传感网络拥塞时压缩感知技术不能动态适应网络复杂环境的问题,提出了一种模糊-压缩感知的拥塞控制算法,该算法结合网络拥塞状况对观测矩阵进行动态调节,从而使压缩感知技术更好的适应传感网络拥塞状况的变化;同时,对网络吞吐量进行了分析。最后,对全文研究工作进行了总结,并对进一步研究方向作了展望。
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