论文部分内容阅读
随着无线通信技术和微机电子系统(MEMS)技术的快速发展,无线传感器网络(WSN)已广泛应用于各种长距离实时监测环境中。受限于WSN自身的节点容量,网络数据流在节点处聚集易引起网络拥塞,从而造成大量数据包的丢失,降低网络的服务质量(QoS)。如何限制网络数据流的传输速率,控制网络的拥塞一直是无线传感器网络的研究热点之一。为保证WSN拥塞控制的公平性和可靠性,本文主要做了以下几方面的工作：1)本文首先介绍了无线传感器网络的主要组成、主要特点和主要应用。分析了WSN发生拥塞的原因,并详细地介绍了现有WSN拥塞控制协议,在阐述其基本思想的同时指出了其内在的局限性。基于WSN自身的独特性,本文总结了设计WSN拥塞控制方案需要考虑的几个关键问题。2)无线传感器网络中,误码率会造成数据包的丢失,但合理设定数据包的大小可以缓解这一现象。为研究特定误码率下数据包大小对传输可靠性的影响,本文使用MATLAB和NS-2仿真工具,在自动重传请求(ARQ)协议中,研究了不同大小数据包的情况下对数据包丢失率、链路有效性和数据包重传数的影响。实验结果表明,不同的误码率都对应着一个最优大小数据包,使得数据包的丢失率、重传数和链路有效性之间可以达到很好的均衡。3)为解决WSN中的拥塞问题,本文结合松弛技术(Relaxation Technology, RT)的速率限制方式和最大-最小公平(Max-Min Fairness, MMF)的资源共享分配方式,提出一种基于自适应速率限制的拥塞控制机制(ARLCC)。ARLCC机制采用RT机制中将超过节点缓存的数据包在允许的单位延迟内推迟发送的方法,将在多个约束条件下获得的处理水平(Engineering Level, EL)参数作为中间节点的发送速率。此外,当多节点输入流速率很高,并且计算出的EL值超过节点缓存容量时,ARLCC结合MMF机制将所有节点输入流的速率重置为0,并以恒值速率增加,从而限制多个输入流速率的大小,保证它们可以公平共享中间节点的容量和带宽。数据仿真结果表明,ARLCC方案比单独使用RT机制带来显著的性能改善,数据包丢失减少53.8%、传输延迟减少88.8%,确保了数据传输的可靠性和公平性。4)本文最后对所做的研究工作进行了总结,并指出了下一步的研究方向。