物联网的无线感知网络和无线接入网络的若干问题研究

来源 :北京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xxuhhe
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
物联网是一个复杂的异构网络,其目标是实现人与人、人与物、物与物之间的任何时间任何地点的沟通。无线网络接入是构建物联网的关键技术之一。根据功能的不同,物联网的无线网络接入可分为两部分:无线感知网络和无线接入网络。本文主要以无线网络接入为出发点,研究物联网中无线感知网络和无线接入网络的若干问题,重点研究无线感知网络的随机接入和网络共存,以及无线接入网络的接入控制和资源分配。   首先,无线传感器网络是物联网中无线感知网络的重要组成部分。本文对IEEE802.15.4协议的MAC层性能进行分析和研究,重点研究协议的CSMA/CA随机接入机制。本文使用离散时间马尔可夫链建模IEEE802.15.4协议中的节点和信道的行为,分析系统的性能。理论分析和仿真结果证明,给出的马尔科夫链模型简单、精确,便于分析IEEE802.15.4协议的性能。进而,本文使用此模型分析表明,在IEEE802.15.4协议定义的时隙CSMA/CA算法中,选取合适的系统时隙和随机退避机制的将显著提高系统的性能。在此基础上,本文提出了一种增强的冲突避免的传感器网络MAC层协议,提升原有协议的性能;改进协议简单、高效,且与IEEE802.15.4协议兼容。   其次,物联网中存在多个无线感知网络(例如,传感器网络和RFID网络)时,网络之间相互干扰,相互竞争。本文在分析IEEE802.15.4协议和RFID协议的基础上,研究这两种网络的共存问题,提出一种能够解决RFID和其他网络冲突和碰撞问题的新型RFID阅读器。这种新型的阅读器在发起读取过程前进行信道检测,争用信道;在读取过程中发送盲音信号占用信道,且具有间歇性读取能力。进而,本文给出一种解决传感器网络和RFID网络干扰问题的阅读器协议栈和实现方式;使用OPNET仿真工具对系统进行仿真分析,验证理论分析的正确性和解决方案的可行性。   再次,无线通信中可用频谱资源日益紧张,其分配和使用已经严重限制了物联网中无线接入网络的发展。认知无线电技术能够实现频谱共享,可以有效解决这一问题。本文研究认知无线电网络中的接入控制和资源分配问题,研究如何在保证用户QOS的前提下尽可能多的接入用户,以频谱共享的方式更加充分的利用有限的频谱资源。本文将认知无线电的接入控制问题模型化为无限时间范围的马尔可夫决定过程,通过把研究的问题映射为随机的最短路径问题,给出了最优控制策略的特性;在认知无线电的接入控制和信道分配的研究中,进一步提出了基于门限的接入控制和最大时延优先的信道分配的控制策略,证明了其中信道分配策略的最优性;提出基于Rollout算法的改进的局部最优控制策略,根据可用信道资源进行相应的接入控制;给出接入控制和信道分配策略的最佳性能的上限,证明给出的启发式接入控制策略能够在低复杂度的情况下得到接近最优控制策略的性能。   最后,物联网中部分高速的、较远距离的数据传输依靠3G、LTE等无线接入网络进行,它能够满足人们对移动数据、移动计算以及移动多媒体业务的需求。本文在现有研究的基础上,结合CDMA和OFDMA两种多址接入方式的优点,提出了一种新的多址接入方式--混合多址接入;基于这种多址接入方式,研究蜂窝系统的小区规划和资源分配--移动通信系统蜂窝小区的复用分割技术。理论和数值分析表明新的复用分割系统显著增加了系统容量。
其他文献
光学影像由于其丰富的视觉信息而为人们所重视,凭借其所包含信息的形象性,这种影像在生活中的应用越来越广泛,这些应用从航空侦察到海底探测,无一不影响着人们的日常生活。然而随
凋落物是森林碳库的重要组成部分,是森林生态系统物质循环的重要环节之一,对森林系统养分良性循环有重要意义,同是与二氧化碳浓度增加导致的全球变化密切相关。本文通过研究
在低碳经济的社会背景下,我国各行各业都将进行调整,就农业方面主要将进行农业结构的战略性调整,国家对此还提出了“四个走进”的发展策略,其目的是为了提高农业效率,增加农
传统的中继通信中利用中继器对数据信号进行转发,以扩大网络传输的距离、降低发送信号功率。无线通信中的节点不仅可以作为源/宿节点进行自身的通信,也可以作为中继节点辅助
随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的迅速提高,各种视频信息处理技术的日新月异,智能视频监控成为了网络化视频监控领域最前沿的应用模式之一。智能视频监控系统中使用
随着有效载荷的日益增多和星间链路速率的提升,导航卫星信息流和协议的设计变得更加复杂化,对于验证卫星信息流协议能否满足设计指标,目前仍缺乏高效、便捷的途径。卫星研制具有
无线网络的路损统计特性与许多重要的网络性能指标密切相关,然而由于无线信道的随机特性,路损统计分析非常复杂和困难,精确的路损统计模型也仍然未知。目前无线网络路损的统计分
图像的空间分辨率是合成孔径雷达(SAR-SyntheticApertureRadar)成像的重要指标之一。抑制SAR图像中出现的旁瓣是提高SAR成像质量的关键因素之一。随着SAR技术的进步和应用需
学位
基于视频的人体姿势预测与跟踪,在智能视频监控和人机交互等领域中具有广泛的应用,正获得越来越多的关注。但是,由于受到高维状态空间、复杂背景、遮挡、光照变化和外观变化等因