物聯(lián)網無線E+E傳感器網絡同步與尋址的詳細資料:
物聯(lián)網無線E+E傳感器網絡同步與尋址
無線E+E傳感器網絡通過在監(jiān)測區(qū)域和復雜應用環(huán)境中布置數(shù)以萬計的微型無線E+E傳感器,面向不同應用,利用短距離無線通信技術形成一個多跳自組織網絡系統(tǒng)。隨著無線通信、E+E傳感器等技術的日趨成熟,無線E+E傳感器網絡可以在任何時間、任何地點、任何環(huán)境條件下獲取人們所需信息,為物聯(lián)網的發(fā)展奠定基礎。作為物聯(lián)網底層網絡的重要組成部分,對于物聯(lián)網中的每個對象來說,探測它們的物理狀態(tài)的改變能力,記錄它們在環(huán)境中動態(tài)特征都是需要考慮的,就這方面而言,無線E+E傳感器網絡在縮小物理和虛擬世界之間的差距方面扮演了重要角色,它描述了物體的動態(tài)特征。
物聯(lián)網無線E+E傳感器網絡同步與尋址
在無線E+E傳感器網絡和物聯(lián)網這樣的分布式系統(tǒng)中,首先,網絡模型是否具有優(yōu)良性能直接決定了網絡使用壽命和應用范圍;其次,由于不同節(jié)點的晶振頻率在物理環(huán)境不斷變化過程中會逐漸產生偏差,而分布式系統(tǒng)中對于時間同步精度的要求較高,所以在一個理想模型下構建時間同步機制顯得尤為重要;zui后,無線E+E傳感器網絡作為物聯(lián)網底層網絡的關鍵技術,通過對物聯(lián)網技術與應用進行研究,使其與基于IP的互聯(lián)網相互融合也是物聯(lián)網亟待解決的問題。高效低能耗的網絡模型和時間同步機制目前已經成為無線E+E傳感器網絡研究領域的熱點問題,而基于IP的無線E+E傳感器網絡與互聯(lián)網的相互融合也是未來物聯(lián)網的發(fā)展方向。通過對無線E+E傳感器網絡模型、時間同步機制以及物聯(lián)網技術特點進行深入研究,分析了無線E+E傳感器網絡建模過程需要明確的性能指標,總結了不同類型時間同步機制的優(yōu)缺點以及影響同步精度的主要因素,并解析了物聯(lián)網發(fā)展過程以及關鍵技術特點。在無線E+E傳感器網絡中,除了Sink節(jié)點或者極少量其它節(jié)點帶有可以獲取準確時間信息的硬件設備外,所有其它節(jié)點必須通過有效的時間同步機制進行信息交換,相互保持時間同步。但目前針對無線E+E傳感器網絡設計的時間同步機制通常存在算法復雜度高、時間同步收斂時間長、能耗較大以及對偏離正常誤差范圍數(shù)據極其敏感等問題。物聯(lián)網與底層無線E+E傳感器網絡相互融合的關鍵是實現(xiàn)網絡的*IP化,基于IP的優(yōu)化網絡是物聯(lián)網中異構網絡融合的關鍵技術突破。因此對于物聯(lián)網來說,以IP協(xié)議為基礎,有效的物聯(lián)網尋址策略可以為上層的各種應用提供服務,同時允許IP協(xié)議下的各種異構網絡可以在優(yōu)化網絡上運行。針對無線E+E傳感器網絡模型、時間同步機制存在的問題以及面向物聯(lián)網底層無線E+E傳感器網絡基于IP的網絡融合發(fā)展方向,提出了若干創(chuàng)新性思想及解決方案,創(chuàng)新點及貢獻主要包括以:在解析物聯(lián)網兩層基本涵義的基礎上,提出了包括底層網絡分布、匯聚網關接入、互聯(lián)網絡融合、終端用戶應用四部分的物聯(lián)網系統(tǒng)架構;設計了由網絡各層及其協(xié)議集合、網絡管理中心、應用終端平臺組成的面向物聯(lián)網的網絡協(xié)議體系,并從硬件和軟件兩個層面討論了實現(xiàn)物聯(lián)網的關鍵技術;在分析當前物聯(lián)網標準、技術、安全以及應用開發(fā)方面存在問題的基礎上提出了未來物聯(lián)網發(fā)展的六個理念;研究建立了一種基于物聯(lián)網的汽車零部件生產質量跟蹤管理應用模型。將元胞自動機思想應用到無線E+E傳感器網絡模型建立方案中,提出一種基于元胞自動機的網絡模型結構。該模型從微觀的角度,研究適用于無線E+E傳感器網絡動態(tài)網絡拓撲、多徑數(shù)據傳輸以及低能量開銷的網絡模型建立機制。網絡中的每個節(jié)點用一個元胞來表示,兩個元胞間的每個鏈路的任意排列組合形成整個網絡的元胞空間。無線E+E傳感器網絡通過相關的元胞狀態(tài)和元胞更新規(guī)則建立模型。該模型以zui小的資源代價換取了較強的網絡可靠性。針對無線E+E傳感器網絡節(jié)點數(shù)目增多時,傳統(tǒng)的參考廣播同步算法網絡開銷非常大的問題,提出了一種能量有效的無線E+E傳感器網絡參考廣播時間同步算法。該算法首先只對不相鄰的兩個接收節(jié)點在多個參考廣播消息的條件下求平均相位偏差,并且對計算得出的相位偏差進行zui大后驗估計;其次采用zui小二乘線性回歸方法周期性地擬合時鐘偏移,完成同步過程。該算法在同步精度方面取得了一定的改進,同時,有效降低了網絡的能量消耗。*在Voronoi圖的基礎上提出了無線E+E傳感器網絡洪泛廣播時間同步策略。并與接口標識符相結合,形成Sink節(jié)點的地址,實現(xiàn)無線E+E傳感器網絡與互聯(lián)網的數(shù)據交換。同時,通過在報頭壓縮編碼中植入鏈路本地地址和地址控制位,提出了一種適用于物聯(lián)網應用的報頭壓縮方案,該策略在網絡開銷、時延、吞吐量、能耗等性能方面存在一定的*性。
物聯(lián)網無線E+E傳感器網絡同步與尋址
通過研究物聯(lián)網技術應用、無線E+E傳感器網絡模型、無線E+E傳感器網絡時間同步機以及物聯(lián)網尋址策略,論文從多個角度解決了面向物聯(lián)網的無線E+E傳感器網絡關鍵技術存在的問題,對基于無線E+E傳感器網絡的物聯(lián)網應用與發(fā)展起到了一定的推動作用。
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