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【6h】

An Assessment on the Performance of Real-Time Routing Protocols for Wireless Sensor Network

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文摘

英文文摘

DEDICATION

LIST OF TABLES

SCHEDULE INDEX

CHAPTER 1:INTRODUCTION

1.1 BACKGROUND OF THE STUDY

1.2 Statement of me problem

1.3 The aim and objectives of the study

1.4 Thesis Contribution and previous works

1.5 Organization of the thesis

CHAPTER 2:LITERATURE REVIEW OF RELATED WORKS

2.1 Previous Work

2.2 Hierarchical Routing Algorithms

2.2.1 The TEEN and APTEEN protocols

2.2.2 Virtual grid architecture routing

2.3 Flat routing algorithms

2.3.1 Dvnamic source routing

2.3.2 Directed Diffusion

2.3.3 Rumor routing

2.3.4 SPEED

2.4 Location basel routing algorithms

2.4.1 Geographic and Energy Aware Routing(GEAR)

2.4.2 SPAN

2.5 Summary

CHAPTER 3:WIRELESS NETWORKED CONTROL SYSTEMS

3.1 Background and previous work

3.2 OVERVIEW OF CONTROL SYSTEMS

3.3 CONTROL SYSTEMS AND WIRELESS SENSOR NETWORK

3.3.1 Sources of delay in wireless networked control systems

3.3.2 Transmission time

3.3.3 Waiting time at source nodes

3.4 characteristics of wireless networked control systems

3.5 Rationale and description

3.5.1 Route discovery agents

3.6 Summary

CHAPTER 4:A novel Routing algorithm for Wireless networked control systems

4.1 The algorithm was implemented in the following way

4.2 Simulation and results of the algorithm

4.2.1 Performance

4.2.2 Discussion

4.3 Summary

CHAPTER 5:THE ALGORITHM DESIGN

5.1 Rationale and description

5.2 Importance of waiting time

5.3 Simulation and results of the algorithm

5.5 Performance

5.6 Discussion

5.7 Summary

CHAPTER 6:CONCLUSION

REFERENCES

ACKNOWLEDGMENT

APPENDIX

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摘要

由于在无线传感器网络中的实时应用最主要关注的问题是可靠、及时的数据交付,所以近期使用的无线传感器网络(WSN)的实时应用引起对路由协议的重点研究。实时路由必须找到一条从源到目的地,大多数通常满足时间约束的路径。出于这个原因,提出一个能够延长网络生存期的算法是有必要的。本文提出了一个新颖的实时路由算法,在控制系统中引入了“等待时间”以确保和延长网络的生存期。引入术语控制系统,是因为它有顾及到实时受限系统诸如它是如何稳定扰动和如何快速达到所期望的行为,并且在如何消除昂贵的布线方面也有优势。
  本研究进一步提出了对现有的无线传感器网络实时路由协议的评价和评估方法,并强调了它们的性能、优缺点及今后的研究中面临的各种挑战。
  现代传感器网络用于处理真实环境的事务,通信满足实时约束往往是非常必要的。到目前为止,适合于自组织传感器网络的充分满足实时要求的成果几乎没有。在无线传感器网络中提出一个合适的路由协议是非常重要的,因为它直接影响到应用的性能。更具体地说,无线传感器网络和无线网络控制系统中的路由协议应该满足特定的性能标准。由于无线网络控制系统的文献中缺乏相关合适的路由协议,促进了本文提出一种最新的用于无线网络控制系统应用的路由协议。
  本文提出了一个适用于大规模网络的基于反馈控制和无状态算法的能提供实时保证的协议。本文评价实时性的仿真工具为ISIS公司开发的的一个java工具-J prowler,它是一个验证和分析自组织网络协议的开源事件仿真器。
  能量有效性是无线传感器网络近期很多研究的主要目标。在实时协议中,最好的节能方法就是将一些节点转为休眠状态,使其以较低的占空比运行。不过这应该不会引起无线传感器网络性能的下降,例如失去连通性。重点放在算法的实现,在密集无线传感器网络中,该算法允许出现不连通和延长网络的等待时间,提高网络的性能,从而确保有效的生存期。
  具体来说,考虑一个射手本地化定位的应用,传感器节点被撒播在一个区域中,用于监视该区域感兴趣的事件。当这样的事件发生时,传感器节点产生数据,并将它们路由至网关。为了能够这样做,此时必须存在一条到达网关的由多个活跃节点构成的路径。如果没有这样的路径存在,节点必须等待一段时间,直到这个路径变为有效。网关为了获得这些数据包,将产生一定的延时。出于这个原因,确保网络处于总是处于连通状态是很重要的。
  问题是要找到节点的多个分离的子集,这些节点为了确保连通性而处于唤醒状态。通过使用多个子集,可以在这些被唤醒的子集中进行切换从而延长网络生存期--这期间应用程序将成功完成其目标。例如,如果有两个子集,与只有一个子集相比,可以将两个网络的生存期相乘。在找到这些集合之后,必须使每个分离子集内的节点同步,使得它们同一时间处于唤醒状态,从而达到确保路由的目的。子集交替处于休眠和唤醒的阶段中,单一子集在给定的时间处于唤醒状态。由于这些子集中的节点是不相交的,从而保证了网络的能量平衡。
  本文提出了一个基于概率的算法,因此并不需要保证所有节点处于连通状态,但是需要所给定数目节点保持连通的概率,达到减少占空比的目的。
  算法起先执行并没有延长等待时间,然而具有较短等待时间的节点在连通性方面的效果不佳。通过引入延长等待时间以后,与之前的算法相比,节点的连通性有了提高。

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