面向低占空比无线传感器网络的数据传输协议研究

本书系统地阐述了低占空比无线传感器网络QoS机制的相关问题及解决方案，将睡眠调度节能机制对无线传感器网络QoS保障带来的影响和挑战作为出发点，分析睡眠调度节能机制对数据聚集、多跳广播和端到端通信三种基本数据传输模式的影响，针对动态传送协作树的移动目标跟踪应用场景，分析了感知事件或目标的传送协作树中节点在数据聚集时由于争用无线共享信道引起的碰撞和干扰问题，提出了面向动态传送协作树的动态时隙分配协议（简称D-TDMA）；针对同步睡眠调度支持下的多跳广播的代价高、算法复杂和难以应用于大规模无线传感器网络的问题，采用了一种动态睡眠调度调整的策略，使广播转发节点和接收节点之间保持一种准同步的关系，提出了基于分布式准同步机制的可靠广播协议（简称DQSB）；分析了面向低功耗监听的异步睡眠调度节能机制的无线传感器网络多跳广播问题，针对现有工作采用的单播实现广播的转发机制的广播代价较高、碰撞和干扰的概率大，引入了广播的延迟广播转发策略，提出了时延受限和能量均衡的多跳广播协议（简称DCEB）；面向低功耗监听的异步睡眠调度网络环境，时延敏感的应用不能忽略睡眠造成的时延。本文分析了端到端时延控制的问题，提出了基于跨层设计的自适应占空比控制协议（简称CLA-DC）；针对链路质量对丢包检测的影响，提出基于链路质量估计的丢包攻击检测和分析方法；本书所提出的协议采用统一的基于组件的跨层设计框架，体现了QoS性能指标之间的有机统一，为低占空比无线传感器网络的应用提供具有可靠性、实时性和安全性的跨层协议设计新思路、新方法。