传感网数据可靠传输技术及其在林业监测中的应用

论文摘要

随着Internet的普及和相关硬件技术的发展,无线传感器网络表现出了巨大的应用潜力,在实际的应用中越来越广泛,被列为21世纪最有影响力的技术之一。然而无线传感器网络在能源供应、计算、存储、无线通信等资源有限。如何利用有限的资源将感知到的信息可靠的、有效的传输到基站进行处理是目前无线传感器网络研究的重点。可靠数据传输是解决无线传感器网络设计和实现的关键问题,它决定了数据包传输到目的节点时使用的多跳步路由路径。由于多径效应、信号干涉、障碍物阻挡和节点随机故障等影响,实际传感网的通信链路非常不可靠,而且其不可靠性难于预测,本文针对网络通讯的随机丢包问题,提出了一种优选转发的可靠数据转发方案。主要做了如下工作：(1)比较详细的分析了无线传感器网络的研究背景和研究现状,介绍了无线传感器网络的基本特点,主要应用范围。(2)重点介绍了无线传感器网络的拓扑结构,可靠数据传输的分类及影响因素,分析了现有的数据传输方法,确定了本文的研究思路,归纳出本文工作需要解决的关键问题,为以后的研究做准备。(3)通过分析网络通讯的随机丢包问题,提出了一种基于理想点的优选转发可靠传输方案：先计算传输节点S和目标节点T之间的距离,并找到两点之间的理想点O,然后以理想点O为圆心,半径为R建立一个圆形转发区域,节点S将数据包转发给转发区域内所有节点,但由于随机丢包问题,并不只有一部分节点能正确接收到数据包,最后在节点p中挑选出距离目标节点最近节点作为转发节点将数据包转发给下一个转发区域内的节点,重复上述过程,最终将数据包由节点S转发给节点T。最后通过实验仿真对此算法的可靠性进行了分析。(4)分析和研究了林业监测技术的发展以及无线网络技术在林业中的应用,并设计了基于优选转发方案的林业监测系统,设计了林业监测系统的硬件和软件,最后通过实验验证了系统的可行性。最后,对全文所做的工作进行了总结,指出了进一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 无线传感器网络技术概述
• 1.1.1 传感器网络技术的特点
• 1.1.2 传感器网络的主要应用
• 1.2 传感器网络的研究现状
• 1.3 传感器网络的拓扑结构
• 1.3.1 无线传感器网络的拓扑结构
• 1.3.2 非层次型网络拓扑结构
• 1.3.3 层次型网络拓扑结构
• 1.4 本文研究内容和结构安排
• 1.4.1 本文主要研究内容
• 1.4.2 本文的结构安排
• 第2章 传感器网络数据可靠传输技术
• 2.1 可靠数据传输的分类
• 2.2 传感器网络中影响数据可靠传输的因素
• 2.3 传感器网络中数据可靠传输方法
• 2.4 传感器网络中数据可靠传输方法设计准则
• 2.5 小结
• 第3章 无线传感网中优选转发的多跳可靠传输方案
• 3.1 相关工作
• 3.2 基于优选转发的多跳可靠传输方案
• 3.2.1 基本思路
• 3.2.2 符号约定与基本假设
• 3.2.3 理想点的确定
• 3.2.4 多跳可靠传输方案的算法步骤
• 3.3 仿真实验与分析
• 3.4 小结
• 第4章 林业监测系统的系统架构
• 4.1 林业监测技术的发展
• 4.2 无线传感器技术在林业监测系统中的应用
• 4.3 监测系统架构设计
• 4.3.1 无线林业监测系统的功能及组成
• 4.3.2 林业监测系统网关的设计
• 4.4 小结
• 第5章 林业监测系统的软件设计
• 5.1 系统软件设计思想
• 5.2 软件设计流程
• 5.3 系统网络层的设计
• 5.4 数据处理算法分析
• 5.5 远程管理节点
• 5.6 系统的实现
• 5.6.1 Zigbee技术简介
• 5.6.2 系统的设计与调试
• 5.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢