无线传感器网络的拥塞控制策略研究

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随着无线传感器网络的应用范围越来越广,对于无线传感器网络的要求也越来越高。作为无线传感器网络传输机制的基本组成和核心部分,拥塞控制策略被越来越多的科研工作者研究并应用到实际的网络中。通过应用拥塞控制策略,无线传感器网络能够有效地避免或解决网络的拥塞,提高了网络的传输效率,有效地利用了网络带宽资源。同时,拥塞控制策略还能够减小由于网络拥塞导致的节点能量的额外消耗。因此,为了有效地解决无线传感器网络中的拥塞问题,学习和研究拥塞控制策略显得非常必要。本文针对无线传感器网络的拥塞控制问题,所做的研究工作主要如下:首先,论文从网络模型和节点模型两方面介绍了无线传感器网络的体系架构,分析了无线传感器网络拥塞产生的原因。在描述完典型的拥塞控制策略的工作流程后,分别从基于速率调节和基于流量控制两个方面统计分析了当前典型的拥塞控制策略。其次,在当前的被动式拥塞控制策略中,存在只考虑对不同的业务流进行分级控制,却从未依据节点在网络中的不同重要性来进行节点速率调节的问题。针对此问题,论文提出了一种基于节点的多级优先级的被动式拥塞控制策略(CCSNMP策略)。在该策略中,通过主动队列管理,同时依据节点的自身流量优先级、转发流量优先级和全局流量优先级逐层地完成对节点传输速率的调节。随后分别在单径路由和多径路由的无线传感器网络环境中,对CCSNMP策略进行了仿真实验。仿真结果表明在保证节点公平性的前提下,CCSNMP策略比CCF策略拥有更高的分组报文投递率和更大的网络吞吐量,证明了CCSNMP策略在被动拥塞控制方面的有效性。最后,论文提出了一种能够主动避免网络拥塞发生的主动式拥塞控制策略:基于动态负载均衡的拥塞控制策略(CCSDLB策略)。在CCSDLB策略中,引入了遗传蚁群算法来保证网络的负载均衡,以此来主动地避免网络拥塞的发生。在遗传蚁群算法中引入了动态转换时机的判断机制,同时根据动态负载均衡的要求对遗传蚁群算法进行了对应地改进。随后对CCSDLB策略进行了仿真实验,并与BEACO算法进行了比较。仿真结果表明,与BEACO算法相比, CCSDLB策略有效地解决了网络的动态负载均衡问题,同时拥有更高的报文投递率的和网络生存寿命,证明了CCSDLB策略在主动拥塞控制方面的有效性。
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